Межмолекулярные взаимодействия
Три вида межмолекулярных сил
linkОпора
- Урок 8. Полярность связей и дипольный момент — расставлять частичные заряды и решать, полярна ли молекула
В уроках 5–8 мы рассматривали отдельную молекулу: её форму, связи и полярность. Но вещество состоит из огромного числа молекул, и его свойства зависят от того, насколько сильно они притягиваются друг к другу. Почему вода кипит при 100 °C, а метан с почти той же молекулярной массой — при −162 °C? Почему спирт смешивается с водой, а растительное масло — нет? Ответ дают силы притяжения между молекулами — межмолекулярные взаимодействия. Какие из них действуют в веществе, определяют строение и полярность его молекул (урок 8).
| Взаимодействие | Где действует | Сила |
|---|---|---|
| дисперсионное | между любыми молекулами; растёт с размером и площадью контакта | слабое, но у больших молекул значительное |
| диполь-дипольное | между полярными молекулами | среднее |
| водородная связь | водород при O, N, F одной молекулы и пара O, N, F другой | сильное |
| ион-дипольное | ион и полярная молекула (соль в воде) | очень сильное |
Как определить силы между молекулами вещества
- Дисперсионные силы есть всегда.
- Молекула полярна? Тогда есть и диполь-дипольные.
- Есть водород, связанный с O, N или F? Тогда между молекулами есть водородные связи.
Примеры
1. Гексан \(\ce{C6H14}\). Неполярен, водорода при O или N нет — только дисперсионные силы.
2. Ацетон \(\ce{(CH3)2C=O}\). Полярен: дисперсионные и диполь-дипольные. Водорода при кислороде нет — водородных связей между молекулами ацетона нет.
3. Этанол \(\ce{C2H5OH}\). Все три вида: дисперсионные, диполь-дипольные и водородные связи (группа O–H).
4. Диэтиловый эфир \(\ce{C2H5-O-C2H5}\). Дисперсионные и слабые диполь-дипольные; водорода при кислороде нет.
5. \(\ce{CH3NH2}\) и \(\ce{(CH3)3N}\). У метиламина есть N–H — водородные связи. У триметиламина водорода при азоте нет — их нет.
errorВодород при углероде водородных связей не образует
Связь C–H почти неполярна, и её водород не притягивается к парам соседних молекул. Водородную связь даёт только водород при O, N или F.
edit_noteПопробуйте сами
Какие силы действуют между молекулами хлороформа \(\ce{CHCl3}\) и между молекулами уксусной кислоты?
expand_moreПоказать решение
Хлороформ: дисперсионные и диполь-дипольные. Уксусная кислота: дисперсионные, диполь-дипольные и водородные связи (группа O–H).
Доноры и акцепторы водородной связи
Водородная связь из первой части урока соединяет две группы: донор — водород при O, N или F; акцептор — атом O, N или F с неподелённой парой (пары мы искали в уроке 3).
Как найти доноры и акцепторы
- Доноры: каждый водород, связанный с O, N или F.
- Акцепторы: атомы O, N, F с неподелённой парой.
- Молекула с донором и акцептором образует водородные связи сама с собой. Молекула только с акцептором — только с донорами других веществ (например, с водой).
Примеры
1. Этанол \(\ce{C2H5OH}\). Донор — водород группы OH, акцептор — кислород.
2. Ацетон \(\ce{(CH3)2C=O}\). Только акцептор — кислород группы C=O. Сам с собой водородных связей не образует, но принимает их от воды.
3. Этиленгликоль \(\ce{HO-CH2-CH2-OH}\). Два донора и два акцептора — много водородных связей: вязкая жидкость, кипит при 197 °C.
4. Вода \(\ce{H2O}\). Два донора и две пары у кислорода — каждая молекула участвует до четырёх водородных связей.
errorАкцептор без донора
Ацетон, простые эфиры и третичные амины не образуют водородных связей между собственными молекулами, но хорошо принимают их от воды и спиртов. Поэтому ацетон смешивается с водой, хотя кипит всего при 56 °C.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько доноров и сколько атомов-акцепторов водородной связи в молекуле метиламина \(\ce{CH3NH2}\)?
expand_moreПоказать решение
Доноров два — оба водорода при азоте; акцептор один — атом азота с неподелённой парой.
push_pinГлавное
Между любыми молекулами действуют дисперсионные силы; они растут с размером и площадью контакта молекул. Между полярными молекулами добавляется диполь-дипольное притяжение. Водородная связь возникает, когда водород, связанный с O, N или F одной молекулы (донор), притягивается к неподелённой паре O, N или F другой (акцептор); это самое сильное из межмолекулярных взаимодействий.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.