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分子變形性
鎖定
在外電場作用下,分子中的正負電荷重心的位置發生改變,產生“誘導偶極”,這種現象稱為分子的極化或變形極化。分子受極化後,分子外形發生改變,稱為分子變形。
- 中文名
- 分子變形性
- 外文名
- Molecular deformation
- 本 質
- 重心的位置發生改變
- 別 名
- 分子極化
目錄
- 1 基本概述
- 2 影響分子變形性的因素
分子變形性基本概述
在討論分子的極性時,只考慮孤立分子中電荷的分佈情況,如果把分子置於外電場中,則電荷分佈要發生變化。
非極性分子在外電場的影響下,電子雲與核分別向兩極移動,結果產生相對位移,分子發生變形(稱為分子的變形性),產生偶極,這個過程叫分子的極化變形,形成的偶極稱為誘導偶極。電場越強,分子變形性越大,誘導偶極越大。當外電場取消時,所形成的偶極也消失,分子重新變為非極性分子。對於極性分子來説,本身就存在偶極,這種偶極叫固有偶極或永久偶極。
非固態的極性分子,在沒有外電場的作用時,其分子的熱運動是不規則的,而在外電場中,分子的偶極矩就按電場的方向而取一定的方位,這個過程稱為取向;同時在電場影響下,分子也會發生變形,產生誘導偶極,這時分子的偶極為永久偶極與誘導偶極之和,分子的極性便有所增加。
分子的取向、極化和變形,不僅在電場中發生,而且在相鄰分子間也可以發生。每個極性分子的固有偶極可看成是一個電場,它可以使相鄰的極性分子或非極性分子極化變形。這種極化作用對分子間力的產生有重要影響。
分子變形性影響分子變形性的因素
分子中的原子數越多,原子半徑越大(分子越大),分子中電子數越多,變形性越大。
分子變形性與分子內各元素是否達到穩定狀態(即最外層電子數是否為8),各元素原子核間相互吸引力。
還與元素間化學鍵的熱值因素有關。
分子變形性分子變形程度的大小
非極性分子原來重合的正負電荷中心,在電場影響下互相分離,產生了偶極,此過程稱為分子的變形極化,所形成的偶極稱為誘導偶極(induction dipole)。電場愈強,分子變形愈大,誘導偶極愈大。若取消外電場,誘導偶極自行消失,分子重新復原為非極性分子,所以誘導偶極與電場強度E成正比。
P誘導=α·E
式中,引入比例常數α,顯然α可作為衡量分子在電場作用下變形性大小的量度,稱為分子誘導極化率,簡稱為極化率(polarizability)。分子中電子數愈多,電子雲更加彌散,則α愈大。如外電場強度一定,則α愈大的分子,P誘導愈大,分子的變形性也愈大。
對於極性分子來説,本身就存在着偶極,此偶極稱為固有偶極或永久偶極(permanentdipole)。極性分子通常都作不規則的熱運動,如圖1(a)所示。若在外電場的作用下,其正極轉向負電極,其負極轉向正電極,按電場的方向排列,如圖1(b)所示,此過程稱為取向,亦稱分子的定向極化。
分子 | α/10-30 m3 | 分子 | α/10-30m3 |
He | 0.203 | HCl | 2.56 |
Ne | 0.392 | HBr | 3.49 |
Ar | 1.63 | HI | 5.20 |
Kr | 2.46 | H2O | 1.59 |
Xe | 4.01 | H2S | 3.64 |
H2 | 0.81 | CO | 1.93 |
O2 | 1.55 | CO2 | 2.59 |
N2 | 1.72 | NH3 | 2.34 |
Cl2 | 4.50 | CH4 | 2.60 |
表中數據表明,隨分子中電子數的增多以及電子雲彌散,α值相應加大。以週期系同族元素的有關分子為例,從He到Xe及從HCl到HI,α值增大,分子的變形性必然增大。
分子的取向、極化和變形,不僅在電場中發生,而且在相鄰分子間也可以發生。這是因為極性分子固有偶極就相當於無數個微電場,所以當極性分子與極性分子、極性分子與非極性分子相鄰時同樣也會發生極化作用。這種極化作用對分子間力的產生有重要影響。
分子變形性分子極性與分子間力的關係
A.非極性分子之間存在色散力。
B.極性分子與非極性分子問存在色散力和誘導力。
C.極性分子之間存在色散力、取向力和誘導力。
- 參考資料
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- 1. 現代基礎化學 .讀秀.2010.08 [引用日期2017-10-27]
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