分子间作用力与物质的性质
分子间作用力
分子间作用力指存在于分子(molecule)与分子之间或惰性气体(noble gas)原子(atom)间的作用力,又称范德华力(van der waals),具有加和性属于次级键。
氢键(hydrogen bond)、范德华力、盐键、疏水作用力、芳环堆积作用、卤键都属于次级键(又称分子间弱相互作用)。
氢键属不属于分子间作用力,取决于对“分子间作用力”的定义。按照广义范德华力定义[引力常数项可将各种极化能(偶极(dipole)、诱导(induced)和氢键能)归并为一项来计算],氢键属于分子间作用力。按照传统定义:分子间作用力定义为:“分子的永久偶极(permanent dipole)和瞬间偶极(instantaneous dipole)引起的弱静电相互作用”那么氢键不属于(因为氢键至少包含四种相互作用,只有三种与分子间作用力有交集,但还存在最高被占用轨道与另一分子最低空余轨道发生轨道重叠)。
氢键既可以存在于分子内也可以存在于分子间。其次,氢键与分子间作用力的量子力学计算方法也是不一样的。另外,氢键具有较高的选择性,不严格的饱和性和方向性;而分子间作用力不具有。在“折叠体化学”中,多氢键具有协同作用,诱导线性分子螺旋,而分子间作用力不具有协同效应。超强氢键具有类似共价键(covalent bond)本质,在学术上有争议,必须和分子间作用力加以区分。
若错误的将分子间作用力、氢键、卤键看成等同作用,那么分子识别、DNA结构模拟、蛋白质结构堆积,就根本不可能研究了。所以在学术上,这些弱相互作用都统称为次级键。
物质的性质
物质的性质包括物理性质和化学性质。
物理性质:物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质。如颜色、状态、气味、密度、硬度、光泽、溶解性、挥发性、导电性、延展性等、熔点、沸点、导热性等。
化学性质:物质在发生化学变化中才能表现出来的性质叫做化学性质。如:可燃性、稳定性、酸性、碱性、氧化性、还原性等、腐蚀性等。
用价层电子对互斥理论(VSEPR)预测H2S和COCl2的立体结构,两个结论都正确的是 [ ] A.直线形;三角锥形
B.V形;三角锥形
C.直线形;平面三角形
D.V形;平面三角形用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构,两个结论都正确的是 [ ]
A.直线形;三角锥形
B.V形;三角锥形
C.直线形;平面三角形
D.V形;平面三角形用价层电子对互斥理论预测SO3和BF3的立体结构分别是 [ ] A.平面三角形;三角锥形
B.三角锥形;平面三角形
C.三角锥形;三角锥形
D.平面三角形;平面三角形20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子立体结构。其要点可以概括为:
Ⅰ、用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成,A为中心原子,X为与中心原子相结合的原子,E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤对电子),(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥,均匀的分布在中心原子周围的空间;
Ⅱ、分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布,不包括中心原子未成键的孤对电子;
Ⅲ、分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为:
i、孤对电子之间的斥力>孤对电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力;
ii、双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力;
iii、X原子得电子能力越弱,A-X形成的共用电子对之间的斥力越强;
iv、其他。
请仔细阅读上述材料,回答下列问题:
(1)根据要点I可以画出AXnEm的VSEPR理想模型,请填写下表(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线型分子的原因________________________;
(3)H2O分子的立体构型为:____________,请你预测水分子中∠H-O-H的大小范围__________;
(4)SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子,S=O之间以双键结合,S-Cl、S-F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型:______________, SO2Cl2分子中∠Cl-S-Cl (选填“<”、“>”或“=”)_______SO2F2分子中∠F-S-F。
(5)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子立体结构。其要点可以概括为:
Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成,A为中心原子,X为与中心原子相结合的原子,E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤对电子),(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥,均匀的分布在中心原子周围的空间;
Ⅱ.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布,不包括中心原子未成键的孤对电子;
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为:
i、孤对电子之间的斥力>孤对电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力;
ii、双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力;
iii、X原子得电子能力越弱,A-X形成的共用电子对之间的斥力越强;
iv、其他。
请仔细阅读上述材料,回答下列问题:
(1)根据要点I可以画出AXnEm的VSEPR理想模型,请填写下表(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线型分子的原因_________________;
(3)H2O分子的立体构型为:_________________,请你预测水分子中∠H-O-H的大小范围并解释原因_________________;
(4)SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子,S=O之间以双键结合,S-Cl、S-F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型:_________________,SO2Cl2分子中∠Cl-S-Cl___________(选填“<”、“>”或“=”)SO2F2分子中∠F-S-F。
(5)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子,运用价层电子对互斥模型,下列说法正确的是 [ ]
A.若n=2,则分子的立体构型为V形
B.若n=3,则分子的立体构型为三角锥形
C.若n=4,则分子的立体构型为正四面体形
D.以上说法都不正确试用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的空间构型。
BCl3、NH3、H2O、CO2、SO2、COCl2、NH4+、CCl4
_________________________________下面是某学生利用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构,其中两个结论都正确的是 [ ] A.直线形;三角锥形
B.V形;三角锥形
C.直线形;平面三角形
D.V形;平面三角形下列说法中不正确的是 [ ] A.分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)之间存在相互排斥作用
B.分子中的价电子对之间趋向于彼此远离
C.分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型
D.当价电子对数目分别是2、3、4时,价电子对分布的几何构型分别为直线形、平面三角形、正四面体形多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致,根据VSEPR模型,下列离子中所有原子都在同一平面的一组是 [ ] A.NO2+和NH2-
B.H3O+和ClO3-
C.NO3-和CO32-
D.PO43-和SO42-下列粒子组的中心原子的价电子全部用于形成化学键的是 [ ] A. CO2、H2O、NH3、CH4
B. BeCl2、HCN、CH2O、BF3
C. NH4+、SO3、PCl5、CHCl3
D. HOCl、SO2、NH3、H3O+(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型 HCN_______;CS2________;AlBr3(共价分子)________。
(2)有两种活性反应中间体微粒,它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种 微粒的球棍模型,写出相应的化学式_____________________ (3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式:
平面形分子___________,三角锥形分子___________,四面体形分子____________。20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子立体结构。其要点可以概括为:
Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成,A为中心原子,X为与中心原子相结合的原子,E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤对电子),(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥,均匀地分布在中心原子周围的空间;
Ⅱ.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布,不包括中心原子未成键的孤对电子;
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为:
i.孤对电子之间的斥力>孤对电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力;
ii.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力;
iii.X原子得电子能力越弱,A-X形成的共用电子对之间的斥力越强;
iV.其他。
请仔细阅读上述材料,回答下列问题:
(1)根据要点I可以画出AXnEm的VSEPR理想模型,请填写下表(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因______________;
(3)H2O分子的立体构型为:______,请你预测水分子中∠H-O-H的大小范围并解释原因_____________;
(4)SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子,S=O之间以双键结合,S-Cl、S-F之间以单键结合。请你预测
SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型:__________________,SO2Cl2分子中∠Cl-S-Cl ____(填“<”、“>”或“=”)SO2F2分子中∠F-S-F。
(5)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子,运用价层电子对互斥模型,下列说法正确的是 [ ] A.若n=2,则分子的立体结构为V形
B.若n=3,则分子的立体结构为三角锥形
C.若n=4,则分子的立体结构为正四面体形
D.以上说法都不正确为了解释和预测分子的空间构型,科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上,提出了一种十分简单的理论模型--价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类:一类是____;另一类是____。BF3和NF3都是四个原子的分子,BF3的中心原子是______, NF3的中心原子是______;BF3分子的立体构型是平面三角形,而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是_________________。 用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型。
(1)BeCl2____;
(2)HCN____;
(3)NH4+____;
(4)H3O+____;
(5)H2O____;
(6)NH3____;
(7)BF3____。试用价层电子对互斥理论判断ClF3可能有几种结构,哪一种结构最稳定?
_________________________________价层电子对互斥模型把分子分为两类:
(1)一类是中心原子上的____________价电子,如____________等分子中的碳原子,它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n预测。
(2)另一类是中心原子有孤对电子,中心原子上的孤对电子也占据中心原子周围空间参与互相排斥。如水分子中有_______对孤对电子,氨分子中有________对孤对电子,与中心原子周围σ键相加都是4,它们互相排斥形成四面体。卤素化学丰富多彩,能形成卤化物、卤素互化物、多卤化物等多种类型的化合物。
(1)基态溴原子的简化电子排布式为________。
(2)卤素互化物如BrI、ICl等与卤素单质结构相似、性质相近。Cl2、BrI、ICl沸点由高到低的顺序为_________。
(3)多卤化物RbICl2加热时会分解为晶格能相对较大的卤化物A和卤素互化物或卤素单质,A的化学式为____________。
(4)I3+(可看成II2+)属于多卤素阳离子,根据VSEPR模型推测I3+的空间构型为______。
(5)气态氟化氢中存在二聚分子(HF)2,这是由于______________。
(6)①HClO4、②HIO4、③H5IO6[可写成(HO)5IO]的酸性由强到弱的顺序为________(填序号)。下列说法正确的是 [ ] A.若把H2S分子写成H3S分子,违背了共价键的饱和性
B.H3O+离子的存在,说明共价键不应有饱和性
C.所有共价键都有方向性
D.两个原子轨道发生重叠后,两核间的电子仅存在于两核之间
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