搜搜考试网请问如何计算分子间作用力?要具体的计算公式
来源：学生作业帮 编辑：搜搜考试网作业帮 分类：化学作业 时间：2024/05/04 07:11:13
请问如何计算分子间作用力?要具体的计算公式
请问如何计算分子间作用力?要求同时包括引力和斥力
要具体的计算公式
而且请大家顺便解释一下斥力的产生机理
请问如何计算分子间作用力?要求同时包括引力和斥力
要具体的计算公式
而且请大家顺便解释一下斥力的产生机理
分子间力有取向力、诱导力和色散力3种类型.
1．取向力
相同元素两原子间形成的共价键为非极性键,不同元素原子间形成的共价键为极性键.极性键中,共用的电子对偏向电负性大的原子,因此电负性大的原子带部分负电荷(δ-),而电负性小的原子则带部分正电荷(δ+).电负性差异越大,键的极性将越大.多原子分子的极性除了与各键的极性有关外,还决定于分子空间构型.若分子对称性很高,使各键极性相互抵消,则分子将无极性.如C—O是极性键,但CO2是直线型对称分子,两键极性相消是非极性分子.H2O中H—O是极性键,它是V型结构,键的极性不能抵消,因而H2O分子有极性,是极性分子.
极性分子可视作偶极子,其极性用偶极矩μ=qd来衡量,即正或负电荷电量(q)与电荷中心间距d的乘积.μ一般在10-30C·m数量级.μ=0的分子为非极性分子,μ越大,分子极性越大.测定分子偶极矩是确定分子结构的一种实验方法.德拜(P．J．W Debye,荷)因创立此方法而荣获1936年诺贝尔化学奖.
极性分子相互靠近时,因分子的固有偶极之间同极相斥异极相吸,使分子在空间按一定取向排列,使体系处于更稳定状态.这种固有的偶极间的作用力为取向力,其实质是静电力.
2．诱导力
极性分子与非极性分子相遇时,极性分子的固有偶极产生的电场作用力使非极性分子电子云变形,且诱导形成偶极子,固有偶极子与诱导偶极子进一步相互作用,使体系稳定.这种作用力为诱导力.这种作用力同样存在于极性分子间,使固有偶极矩加大.
3．色散力
由于分子中电子和原子核不停地运动,非极性分子的电子云的分布呈现有涨有落的状态,从而使它与原子核之间出现瞬时相对位移,产生了瞬时偶极,分子也因而发生变形.分子中电子数愈多、原子数愈多、原子半径愈大,分子愈易变形.瞬时偶极可使其相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极,且两个瞬时偶极总采取异极相邻状态,这种随时产生的分子瞬时偶极间的作用力为色散力(因其作用能表达式与光的色散公式相似而得名).虽然瞬时偶极存在暂短,但异极相邻状态却此起彼伏,不断重复,因此分子间始终存在着色散力.无疑,色散力不仅存在于非极性分子间,也存在于极性分子间以及极性与非极性分子间.
这3种分子间力统称为范德华力.它是在人们研究实际气体对理想气体的偏离时提出来的.分子间力有以下特点：①分子间力的大小与分子间距离的6次方成反比.因此分子稍远离时,分子间力骤然减弱.它们的作用距离大约在300～500pm范围内.分子间既保持一定接触距离又“无”电子云的重叠时,相邻两分子中相互接触的那两个原子的核间距之半称原子的范德华半径.氯原子的范德华半径为180pm,比其共价半径99pm大得多.②分子间力没有方向性和饱和性.③分子间力作用能一般在2～20kJ·mol-1,比化学键能(100～600kJ·mol-1)小约1～2数量级.
卤素分子物理性质很容易用分子间力作定性的说明：F2,Cl2,Br2,I2都是非极性分子.顺序分子量增大,原子半径增大,电子增多,因此色散力增加,分子变形性增加,分子间力增加.所以卤素分子顺序熔、沸点迅速增高,常温下F2,Cl2是气体,Br2是液体而I2则是固体.不过,HF,H2O,NH3 3种氢化物的分子量与相应同族氢化物比较明显地小,但它们的熔、沸点则反常地高,其原因在于这些分子间存在氢键.
至于计算,吸引力大约与r的-6次幂成正比；斥力大约与r的-12次幂成正比
新查到的另一份资料
五.分子间作用力与分子晶体(弱键)
分子具有多种形式：从简单的氢分子H2、水分子H2O这种类型到相当复杂的有机分子,如苯环,及至非常复杂的聚合物和生物分子,如胰岛素分子.一般而言,分子内起键合作用的是强健(主要是共价键),而分子之间的相互作用可统称为弱键.
如果分子是非极性的,即不具有电偶极矩,那么是范德瓦尔斯力在起作用.不妨以最简单的单原子分子（如惰性元素分子）为例作一说明.这类原子的原子壳层正好填满.电子颁布具有球对称性,因而并不存在电偶极矩.但由于电子在做不断的运动,导致偏离球对称分布的许多瞬间.这样一来,这些瞬间的电偶极子之间的相互作用构成了范德瓦尔斯吸引力的物理基础.如果两原子非常接近时,电子壳层间存在库仑力与泡利不相容原理导致的斥力又要占上风.因而可以用经验势函数来描述：
Φ（r）＝-A/r6＋B/r12
被称为Lennard-Jones势.我们不妨比较一下两个H原子间和两个He原子间的最小势能,前者为-4.6eV,而后者仅为-0.0008eV（1eV＝1.602×10-19J）,这表明范德瓦尔斯相互作用的确要比共价键要弱得多了.
至于极性分子之间,除了范德瓦尔斯力互作用外,还要加上电偶极子之间的互作用.特别值得注意的是分子之间可能存在氢键.考虑H原子与某些处于周期表右侧的非金属元素,如F、O、N等原子构成的分子,这样一来,构成共价键的电子对就会偏离H而更接近于另外的原子,其结果使分子具有强极性,H带正电,而另外的原子带负电.以HF与H2O分子为例（见图1－14）,可以看出,一个分子中H与另一分子中的F或O原子形成了以虚线表示的氢键.可以说氢键是弱键中的强者,但还要比共价键小一个数量级.单个氢键也许不是太起眼,而大群氢键的集体效应就会令人刮目相看了.氢键会导致分子液体中分子之间的缔合.水的某些性能异常（如沸点高达373K,溶点以上的密度异常）是和氢键有关,而氢键在生物分子结构中起重要作用,例如,DNA与蛋白质的螺旋结构,就是靠一系列的氢键连结起来的.
根据产生的原因不同,一般从理论上将分子间力分成3个基本组成部分：取向力、诱导力和色散力.
电偶极子与电偶极子之间,由于正、负极定向排列产生的作用力（能）称为取向力（能）.显然,偶极矩愈大,取向力（能）愈大；偶极之间距离愈短,取向力（能）也愈大.理论研究表明,取向能（Ek）与偶极矩（μ）的4次方成正比,与偶极间的距离（d）的6次方成反比.
1．取向力
相同元素两原子间形成的共价键为非极性键,不同元素原子间形成的共价键为极性键.极性键中,共用的电子对偏向电负性大的原子,因此电负性大的原子带部分负电荷(δ-),而电负性小的原子则带部分正电荷(δ+).电负性差异越大,键的极性将越大.多原子分子的极性除了与各键的极性有关外,还决定于分子空间构型.若分子对称性很高,使各键极性相互抵消,则分子将无极性.如C—O是极性键,但CO2是直线型对称分子,两键极性相消是非极性分子.H2O中H—O是极性键,它是V型结构,键的极性不能抵消,因而H2O分子有极性,是极性分子.
极性分子可视作偶极子,其极性用偶极矩μ=qd来衡量,即正或负电荷电量(q)与电荷中心间距d的乘积.μ一般在10-30C·m数量级.μ=0的分子为非极性分子,μ越大,分子极性越大.测定分子偶极矩是确定分子结构的一种实验方法.德拜(P．J．W Debye,荷)因创立此方法而荣获1936年诺贝尔化学奖.
极性分子相互靠近时,因分子的固有偶极之间同极相斥异极相吸,使分子在空间按一定取向排列,使体系处于更稳定状态.这种固有的偶极间的作用力为取向力,其实质是静电力.
2．诱导力
极性分子与非极性分子相遇时,极性分子的固有偶极产生的电场作用力使非极性分子电子云变形,且诱导形成偶极子,固有偶极子与诱导偶极子进一步相互作用,使体系稳定.这种作用力为诱导力.这种作用力同样存在于极性分子间,使固有偶极矩加大.
3．色散力
由于分子中电子和原子核不停地运动,非极性分子的电子云的分布呈现有涨有落的状态,从而使它与原子核之间出现瞬时相对位移,产生了瞬时偶极,分子也因而发生变形.分子中电子数愈多、原子数愈多、原子半径愈大,分子愈易变形.瞬时偶极可使其相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极,且两个瞬时偶极总采取异极相邻状态,这种随时产生的分子瞬时偶极间的作用力为色散力(因其作用能表达式与光的色散公式相似而得名).虽然瞬时偶极存在暂短,但异极相邻状态却此起彼伏,不断重复,因此分子间始终存在着色散力.无疑,色散力不仅存在于非极性分子间,也存在于极性分子间以及极性与非极性分子间.
这3种分子间力统称为范德华力.它是在人们研究实际气体对理想气体的偏离时提出来的.分子间力有以下特点：①分子间力的大小与分子间距离的6次方成反比.因此分子稍远离时,分子间力骤然减弱.它们的作用距离大约在300～500pm范围内.分子间既保持一定接触距离又“无”电子云的重叠时,相邻两分子中相互接触的那两个原子的核间距之半称原子的范德华半径.氯原子的范德华半径为180pm,比其共价半径99pm大得多.②分子间力没有方向性和饱和性.③分子间力作用能一般在2～20kJ·mol-1,比化学键能(100～600kJ·mol-1)小约1～2数量级.
卤素分子物理性质很容易用分子间力作定性的说明：F2,Cl2,Br2,I2都是非极性分子.顺序分子量增大,原子半径增大,电子增多,因此色散力增加,分子变形性增加,分子间力增加.所以卤素分子顺序熔、沸点迅速增高,常温下F2,Cl2是气体,Br2是液体而I2则是固体.不过,HF,H2O,NH3 3种氢化物的分子量与相应同族氢化物比较明显地小,但它们的熔、沸点则反常地高,其原因在于这些分子间存在氢键.
至于计算,吸引力大约与r的-6次幂成正比；斥力大约与r的-12次幂成正比
新查到的另一份资料
五.分子间作用力与分子晶体(弱键)
分子具有多种形式：从简单的氢分子H2、水分子H2O这种类型到相当复杂的有机分子,如苯环,及至非常复杂的聚合物和生物分子,如胰岛素分子.一般而言,分子内起键合作用的是强健(主要是共价键),而分子之间的相互作用可统称为弱键.
如果分子是非极性的,即不具有电偶极矩,那么是范德瓦尔斯力在起作用.不妨以最简单的单原子分子（如惰性元素分子）为例作一说明.这类原子的原子壳层正好填满.电子颁布具有球对称性,因而并不存在电偶极矩.但由于电子在做不断的运动,导致偏离球对称分布的许多瞬间.这样一来,这些瞬间的电偶极子之间的相互作用构成了范德瓦尔斯吸引力的物理基础.如果两原子非常接近时,电子壳层间存在库仑力与泡利不相容原理导致的斥力又要占上风.因而可以用经验势函数来描述：
Φ（r）＝-A/r6＋B/r12
被称为Lennard-Jones势.我们不妨比较一下两个H原子间和两个He原子间的最小势能,前者为-4.6eV,而后者仅为-0.0008eV（1eV＝1.602×10-19J）,这表明范德瓦尔斯相互作用的确要比共价键要弱得多了.
至于极性分子之间,除了范德瓦尔斯力互作用外,还要加上电偶极子之间的互作用.特别值得注意的是分子之间可能存在氢键.考虑H原子与某些处于周期表右侧的非金属元素,如F、O、N等原子构成的分子,这样一来,构成共价键的电子对就会偏离H而更接近于另外的原子,其结果使分子具有强极性,H带正电,而另外的原子带负电.以HF与H2O分子为例（见图1－14）,可以看出,一个分子中H与另一分子中的F或O原子形成了以虚线表示的氢键.可以说氢键是弱键中的强者,但还要比共价键小一个数量级.单个氢键也许不是太起眼,而大群氢键的集体效应就会令人刮目相看了.氢键会导致分子液体中分子之间的缔合.水的某些性能异常（如沸点高达373K,溶点以上的密度异常）是和氢键有关,而氢键在生物分子结构中起重要作用,例如,DNA与蛋白质的螺旋结构,就是靠一系列的氢键连结起来的.
根据产生的原因不同,一般从理论上将分子间力分成3个基本组成部分：取向力、诱导力和色散力.
电偶极子与电偶极子之间,由于正、负极定向排列产生的作用力（能）称为取向力（能）.显然,偶极矩愈大,取向力（能）愈大；偶极之间距离愈短,取向力（能）也愈大.理论研究表明,取向能（Ek）与偶极矩（μ）的4次方成正比,与偶极间的距离（d）的6次方成反比.