10年级

分子间作用力（范德华力、氢键）

伦敦色散力、偶极–偶极作用和氢键影响沸点、熔点与溶解性；它们作用于粒子之间，不是分子内共价键。

直觉直觉：粒子与变化

水在某些表面形成水珠，沸点也远高于类似大小的小分子。分子间吸引有助于解释这些现象。

每个分子把一个 H 原子指向相邻分子氧原子的孤对电子。旋转水环，立体观察氢键。

水分子（V 形，AX₂E₂）：氧的孤对电子可接受相邻水分子的氢键。

定义: 核心概念

分子间作用力是不同分子或粒子之间的吸引。它通常弱于共价键，但大量作用累积后会显著影响宏观性质。

伦敦色散力源于电子分布的瞬时波动，存在于所有原子和分子中。可极化性越强、接触表面积通常越大，色散力越强。

\ce{H-O-H\bond{...}O-H}

例题: 例题

为什么小分子水的沸点较高？

解答

水分子间形成许多氢键吸引。沸腾使分子脱离网络，不会打断分子内部的 O–H 共价键。

例题: 第二个例子

NH₃（M=17）在 −33 °C 沸腾，PH₃（M=34）在 −88 °C 沸腾。为何？

解答

NH₃ 分子间有氢键，而 PH₃ 仅靠较弱的色散力——尽管 PH₃ 更重，其分子间作用却更弱。

永久偶极可相互吸引。氢键是一种较强且有方向性的相互作用：与 N、O、F 相连的 H 与另一 N、O、F 上的孤对电子作用。

比较甲烷（CH₄）、氨（NH₃）、水（H₂O）和氟化氢（HF）可见：能形成氢键的三种分子沸点远高于相近质量的邻位分子。

更深入地看，应按涉及粒子和守恒量来归类观察现象；模型用于描述电荷、电子密度或粒子计数，应选择能解释测量证据的最简模型。

例题: 计算与应用例题

为什么丁烷（C₄H₁₀，沸点 −0.5 °C）的沸点高于丙烷（C₃H₈，沸点 −42 °C）？

解答

两者均为非极性分子，仅依靠伦敦色散力。丁烷电子数更多且分子链更长（接触面积更大），色散力更强。