学习目标 3.1.A: 解释当满足以下条件时,分子的化学结构与其分子间作用力的相对强度之间的关系: i. 分子属于同一种化学物质。 ii. 分子属于两种不同的化学物质。
- 3.1.A.1 伦敦色散力(London dispersion forces)是瞬时波动偶极子之间库仑相互作用的结果。对于大分子而言,伦敦色散力通常是最强的净分子间作用力。
- i. 随着分子间接触面积的增加以及分子极化率的增大,色散力也会增强。
- ii. 分子的极化率随分子中电子数量的增加和电子云尺寸的增大而增大。π键的存在会增强这种极化率。
- iii. “伦敦色散力”这一术语不应与“范德华力(van der Waals forces)”一词互换使用。
- 3.1.A.2 极性分子的偶极矩会导致其与其他化学物质产生额外的相互作用。
- i. 在极性分子与非极性分子之间存在偶极-诱导偶极相互作用。这些作用力始终表现为吸引力。这些作用力的强度随极性分子偶极矩的大小以及非极性分子的极化率增大而增强。
- ii. 在极性分子之间存在偶极-偶极相互作用。相互作用强度取决于偶极矩的大小及其相对取向。由于偶极-偶极相互作用是在伦敦色散力之外额外存在的,因此极性分子间的相互作用通常大于同等尺寸的非极性分子间的相互作用。
- iii. 离子与极性分子之间存在离子-偶极引力。这类作用力通常强于偶极-偶极作用力。
- 3.1.A.3 可以通过考虑导致分子偶极矩的部分电荷的符号,以及这些部分电荷如何与离子或相邻偶极子相互作用,来定性地理解偶极-偶极作用和离子-偶极作用的相对强度及方向依赖性。
- 3.1.A.4 氢键是一种强烈的分子间相互作用,当与高电负性原子(N、O 和 F)共价键合的氢原子被吸引到另一个分子或同一分子的不同部分中高电负性原子(N、O 和 F)形成的偶极子的负端时,便会发生。
- 3.1.A.5 在大生物分子中,不同分子之间或同一大生物分子的不同区域之间可能发生非共价相互作用。


