分子间作用力
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。
分类
三种作用力:诱导力、色散力和取向力。
三种力的关系
极性分子与极性分子之间,取向力、诱导力、色散力都存在;极性分子与非极性分子之间,则存在诱导力和色散力;非极性分子与非极性分子之间,则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小,决定于相互作用分子的极性和变形性。极性越大,取向力的作用越重要;变形性越大,色散力就越重要;诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说,色散力是主要的。实验证明,对大多数分子来说,色散力是主要的;只有偶极矩很大的分子(如水),取向力才是主要的;而诱导力通常是很小的。极化率α反映分子中的电子云是否容易变形。虽然范德华力只有0.4—4.0kJ/mol,但是在大量大分子间的相互作用则会变得十分稳固。比如C—H 在苯中范德华力有7 kJ/mol,而在溶菌酶和糖结合底物范德华力却有60kJ/mol,范德华力具有加和性。
下列物质发生变化时,所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是 [ ] A.液溴和苯分别受热变为气体
B.干冰和氯化铵分别受热变为气体
C.二氧化硅和铁分别受热熔化
D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中范德华力为a kJ·mol-1,化学键为b kJ·mol-1,氢键为c kJ·mol-1,则a、b、c的大小关系是 [ ] A.a>b>c
B.b>a>c
C.c>b>a
D.b>c>a范德华力为a KJ·mol-1,化学键为b KJ·mol-1,氢键为c KJ·mol-1,则a、b、c的大小关系是 [ ] A.a>b>c
B.b>a>c
C.c>b>a
D.b>c>a物质在下列变化过程中克服的是(填序号):①分子间作用力②共价键③离子键
(1)冰融化_________;
(2)液溴挥发________;
(3)食盐熔化________;
(4)电解熔融MgCl2制Mg________;
(5)H2S受热分解生成S和H2_______;
(6)NaHSO4溶于水_________。下列关于范德华力影响物质性质的叙述中,正确的是 [ ] A.范德华力是决定由分子构成的物质熔沸点高低的唯一因素
B.范德华力与物质的性质没有必然的联系
C.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D.范德华力仅是影响物质部分物理性质的一个因素下列物质发生变化时,所克服的粒子间相互作用属同种类型的是 [ ] A.金属钠与固态水分别受热熔化
B.氯化铵与苯分别受热变为气体
C.氯化钠与氯化氢分别溶解在水中
D.碘与干冰分别受热变为气体下列有关范德华力的叙述正确的是 [ ] A.范德华力的实质是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊的化学键
B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是 [ ] A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B.金刚石的硬度大于硅,其熔、沸点也高于单晶硅
C.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
D.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与键能无关的变化规律是 [ ] ①HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 ②NH3易液化 ③F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
④H2S的熔沸点小于H2O的熔、沸点
A.①③④
B.③④
C.②③④
D.全部下列说法中不正确的是 [ ] A.所有含氢元素的化合物中都存在氢键,氢键是一种类似于共价键的化学键
B.离子键、氢键、范德华力本质上都是静电作用
C.只有电负性很强、半径很小的原子(F、O、N)才能形成氢键
D.氢键是一种分子间作用力,氢键比范德华力强下列物质按熔点由高到低的顺序排列正确的是 [ ] A. SiO2、NaCl、I2、Hg
B. CsCl、KCl、NaCl、LiCl
C. H2O、H2S、H2Se、H2Te
D.SiC、Na、S、Mg下列有关化学键的叙述中,没有错误的是 [ ] A.氢键是一种微弱的化学键
B.离子键既可以存在于化合物又可以存在于单质中
C.共价键既可以存在于化合物又可以存在于单质中
D.范德瓦尔斯力是一种弱于化学键强于氢键的作用力下列说法中不正确的是 [ ] A.分子间作用力是分子间相互作用力的总称
B.范德华力与氢键可同时存在于分子之间
C.分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高外,对物质的溶解度、硬度等也有影响
D.氢键是一种特殊的化学键,它广泛地存在于自然界中下列物质变化的现象,不能通过分子间作用力来解释的是 [ ] A.HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多
B.正戊烷的沸点比新戊烷的沸点高
C.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点低
D.氧化钠的熔点比氧化镁的熔点低下列叙述中错误的是 [ ] A.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力,属于电性作用
B.范德华力比较弱,但范德华力越强,物质的熔沸点越高
C.氢键属于一种较强的分子间作用力,只能存在于分子之间
D.形成氢键时必须含有氢原子,另外氢原子两边的原子必须具有很强的电负性、很小的原子半径下列各组物质熔化或汽化时所克服的微粒间的作用力属同种类型的是 [ ] A.干冰、NaCl、金属Cu
B.ZnS、金属镁、氮化硼
C.水晶、金刚石、晶体硅
D.ZnS、NaCl、金属镁下列物质发生变化时,所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是 [ ] A.食盐和葡萄糖分别溶解在水中
B.干冰和氯化铵分别受热变为气体
C.二氧化硅和铁分别受热熔化
D.液溴和苯分别受热变为气体共价键、离子键和范德华力都是微粒之间的不同作用力,下列含有上述两种结合力的是 [ ] ①Na2O2 ②SiO2 ③白磷 ④金刚石 ⑤NaCl ⑥Na2CO3
A.①②③
B.①③⑥
C.②③⑥
D.①③④CO2气体在一定条件下可与金属镁反应,干冰在一定条件下也可以形成CO2气体,这两个变化过程中需要克服的作用分别是 [ ] A.化学键,化学键
B.化学键,分子间作用力
C.分子间作用力,化学键
D.分子间作用力,分子间作用力共价键、离子键和分子间作用力是微粒之间的三种作用力。下列物质①Ba(OH)2 ②金刚石③石墨 ④KCl ⑤干冰中,含有两种作用力的是 [ ] A. ①②③
B. ①③⑤
C. ②④⑤
D. ②③④下图中每条折线表示周期表ⅣA~ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化,每个小黑点代表一种氢化物,其中a点代表的是 [ ] A. H2S
B. HCl
C. SiH4
D. PH3下列各项的叙述中都包含两个数值,前一数值大于后一数值的是 [ ] A.硅烷分子中Si—H键的极性和HF中H—F的极性
B.乙烯CH2=CH2中碳碳σ键的键能和碳碳π键的键能
C.1molCO2晶体C=O键数目和1molSiO2晶体Si—O键数目
D.N2中的分子间作用力和CO中的分子间作用力下列变化中,吸收的热量是用于克服分子间的作用力的是( ) A.加热金属铁使之熔化 B.加热晶体碘使之变成蒸气 C.加热碘化氢使之分解 D.加热金刚石使之熔化 若不断地升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化,在变化各阶段,被破坏的粒子间主要相互作用依次是( ) A.氢键;分子间作用力;非极性键 B.氢键;氢键;极性键 C.氢键;极性键;分子间作用力 D.分子间作用力;氢键;极性键 下列各组物质气化或熔化时,所克服的微粒间的作用(力),属同种类型的是( ) A.碘和干冰的升华 B.二氧化硅和生石灰的熔化 C.氯化钠和铁的熔化 D.食盐和冰的熔化 下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是( ) A.HF、HI、HBr、HCl的熔沸点依次降低 B.金刚石的硬度大于硅,其熔沸点也高于硅 C.F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐升高 D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低 当碘升华时,下列各项不发生变化的是( ) A.分子间距离 B.分子间作用力 C.聚集状态 D.分子内共价键 下列说法中正确的是( ) A.组成上相差一个或若干个CH2原子团,且符合同一通式的有机物之间互称为同系物 B.苯分子结构中不存在独立的碳碳双键,因此苯不能发生加成反应 C.由分子构成的物质,分子间作用力是影响物质的熔沸点和溶解性的重要因素之一 D.丙烷分子中所有原子不在一个平面上,但3个碳原子在一直线上 实现下列变化时,需克服相同类型作用力的是:( ) A.金刚石和干冰的熔化 B.食盐和烧碱的熔化 C.液溴和液汞的气化 D.氨的气化和水的电离 下列物质发生变化时,所克服的粒子间作用力属于同种类型的是( ) A.酒精和水分别受热变为气体 B.干冰和氯化铵分别受热变为气体 C.二氧化硅和铁分别受热融化 D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中 关于氢键及范德华力,下列说法正确的是( ) A.氢键比范德华力强,所以它属于化学键 B.分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高 C.沸点HI>HBr>HCl>HF D.H2O是一种稳定的化合物,这是由于H2O之间形成氢键所致 下列变化过程中,克服的是分子间作用力的是( ) A.烧碱溶于水 B.氯化氢气体溶于水 C.二氧化碳变成干冰 D.加热碘化氢使其分解 氢键是( ) A.化学键 B.极性键 C.分子间作用力 D.无法确定 下列情况中分子间相距最近的是( ) A.0℃的水 B.3℃的水蒸汽 C.4℃的水 D.100℃的沸水
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