范德华力和范德华半径
原油胶体分散体系理论
原油胶体分散体系理论 该理论以胶体理论为基础：胶体之间既存在着斥力势能也存在着引力势能[69]。前者是由于带电胶粒相互靠拢时形成双电层交叠产生的静电排斥力，后者是由于长程范德华引力形成的。胶粒之间的总势能U 可用其斥力势能UR和引力势能UA来表示。斥力势能和引力势能的相对大小决定了胶体的稳定性。总势能U、斥力势能UR和引力势能UA随粒子间距的变化如图4-2 所示。在总势能曲线上有一个势能峰值和两个势能最小值。两个势能最小值中，距离原点较近且深的称为第一最小值；距离原点较远而且浅的称为第二最小值。峰值的大小构成了阻碍胶粒聚结的势垒（Umax），如果胶粒要发生聚结，则必须 要越过这一势垒才能实现。通常情况下胶粒在第一最小值处聚结，形成结构、性质较为稳定的物质，但对于较大的粒子，特别是形状不对称的粒子如片状粒子或者棒状粒子，则很容易在第二最小值处聚结，形成结构松散的物质。当原油的温度低于蜡的结晶温度时，液态的蜡质从原油中析出，由于原油中所含有的胶质和沥青质等物质的存在，使得析出的蜡质胶体具有胶粒的性质。这种蜡质晶体胶粒本身的性质，使得位能上有较深的第二最小值的存在。在外磁场作用下，胶粒间的范德华引力势能的增加导致蜡质的聚结在第一和第二最小值处同时发生。蜡质在第一最小值处聚结生成结构致密的晶体，但是在聚结速率较大的条件下，生成的蜡晶结构与蜡晶胶粒在第二最小值处生成的蜡晶聚集体有相似之处，蜡晶间距较大，吸引力不强，结构松散。另外，原油粘度的大小与原油中所含轻馏分的浓度有关。磁处理前原
油中蜡晶胶粒体积小，相对来说表面积较大，有较多的轻馏分油吸附在蜡晶表面，因而游离的轻馏分油的浓度较低，原油的粘度大。而磁处理原油中蜡晶胶粒聚结成为较大蜡晶或蜡晶聚集体，将吸附的轻馏分油完全或部分释放出来，从而增加了轻馏分油的浓度，降低了原油的粘度[70,71] 4.1.3 磁场影响分子间色散作用理论 石油胶体分散体系理论”为“DLVO理论”在磁处理机理探讨中的应用提供了必要的理论前提[72]。原油的胶凝过程也就是石蜡等物质的结晶析出并结成网络的过程。对于非极性分子而言，色散力是物质分子间相互吸引的主要原因。长程范德华力是分子间色散力的宏观表现。根据DLVO理论，影响蜡晶颗粒能否发生凝聚的一个重要因素
范德华力
分子间的成键 - 范德华力 本页阐述两种较弱的分子间吸引力——范德华色散力和偶极子-偶极子吸引力。如果你对氢键也有兴趣 ，可以点击它在页面底部的链接。 分子间的吸引力是什么? 分子间成键与分子内成键的比较 分子间 的吸引力指的是分子与它邻近分子之间的吸引力。而分子内的吸引力指的是维持单个分子结构的吸引力(譬如共价键)。这两个词很相近，为了避免混淆，我们决定放弃使用"分子内"这一个词，它将不会再出现于本站中。 无论何种分子皆具有分子间的吸引力，只不过某些种类的分子其分子间的吸引力强一些，某些种类的分子其分子间的吸引力弱一 )这类分子间的吸引力非常弱小的分子，当分子些。即使是氢(H 2 的热运动减慢后，其分子间的吸引力也足以使分子聚集在一起形成液体，甚至是固体。 氢的分子间吸引力非常弱小，当温度下降到21 K (-252°C)之后，氢原子才能在分子间吸引力的作用下凝结为液体。氦的分子间吸引力甚至更弱——当温度下降到4 K (-269°C)以后，才会在分子间吸引力的作用下凝结为液体。 范德华力:色散力 色散力(本页将要介绍的两种范德华力中的一种)也叫“伦敦力”(第一个提出它的产生原因的人叫夫瑞斯·伦敦)。 范德华色散力的来源 不断变动的偶极 范德华色散力与电子的运动有关。像氢原子这样电子对称分布的分子，我们找不出哪个方向上电子呆的时间多一些(或少一些)从而产生了局部的负电荷(或正电荷)。但是，这一观点是建立在平均意义(统计)之上的。 分子，也上图表示的是一个电子对称分布的小分子——可能是H 2 等分子。颜色的均匀分布用来代表在平均意义(统计)有可能是Br 2
上电子的均匀分布。 但电子在不断地变换其位置，在任何时刻，电子都可能位于分子的某一端，使那一端呈现- ，而分子的另一端便会由于临时的电子缺乏而呈现出 + 。 注意： "" (读做delta) 代表 "略微" ——因此 "+" 代表 "略微带正电" 。 瞬息之间，电子又可能移动到了分子的另一端，使分子的两极发生颠倒。 电子在分子中的持续运动导致了分子极性的迅速变化，这种变化存在于任何分子中，包括电子分布最为匀称的分子以及单原子分子(惰性气体分子，比如由单个氦原子构成的氦分子)。 氦的两个电子可能在同一时刻出现在原子的同一侧面，那时的原子核不被电子所完整的覆盖。 临时偶极如何使分子间产生吸引 想象一个分子某一时刻完全没有极性，它靠近另一个拥有极性的分子。(分子在某一时刻完全没有极性的可能性十分微小，但我们这样假设能方便理解！绝大多数情况，一个分子在某一时刻比另一个分子的极性更弱——并由此受到另一个分子的影响) 当上图右边没有极性的分子靠近左边有极性的分子时，它的电子被左边分子略微带正电的一端所吸引。 这将导致右边的分子形成诱导偶极，于是，右边分子的-端正对着左边分子的+ 端。
第六章-分子间力和长程力
第六章-分子间力和长程力
第六章 分子间力和长程力 要求：掌握分子间力和长程力的含义，范德华力的构成；理解长程力的计算公式和影响因素；掌握溶胶稳定理论——DLVO 理论及其应用；理解影响微颗粒凝聚与分散的各种因素。 §6.1 分子间力与长程力及其之间的关系 1、分子间力 构成任何物质的分子之间都存在着固有引力，将此引力称之为范德华力，该力的作用范围不超过几个分子直径的距离，大约3～5?。分子间的相互作用能大约0.1～1千卡／摩尔。 2、长程力 胶体粒子或微颗粒之间，当相隔一定距离时，相互之间也要产生一种固有引力，这种力的作用范围比范德华力大得多，例如：平板Fe 2O 3胶粒层间距离可为8000 ?，玻璃表面吸附水蒸汽膜的厚度约为100 ?以上，故叫长程力或长程范德华力。 3、分子间力与长程力之间的关系 长程力分为长程范德华引力和长程电场引力或斥力。 长程范德华引力：构成胶粒或微颗粒的分子之间的范德华力的加和。 长程电场引力或斥力：胶粒或微颗粒表面上电层之间的作用力。 §6.2 分子间力 1、分子的种类 （1）偶极分子 水分子：强偶极子 （2）非极性分子 气体分子： — + +
±
（3）异极性分子 表面活性物质： 2、分子间力——范德华力的构成 （1）永久偶极子与永久偶极子之间的相互作用力（Keeson 公式）—取向静电力： （2）永久偶极子与诱导偶极子之间的相互作用力（Debye 公式）—诱导力： （3）诱导偶极子与诱导偶极子之间的相互作用力（London 公式）—色散力： 3、范德华力的起因 无论是哪种类型的分子间力，其产生的根本原因均是：一个偶极子产生的电场，对另一个偶极子产生的作用力的结果。 （1） 偶极矩 （2）范德华力的大小 ± ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ± ＋ ＋ ＋ d 电 偶极矩μ=d ·q
高二化学范德华力与物质性质教案
高二化学范德华力与物 质性质教案 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】
第4节分子间作用力与物质性质 第1课时范德华力与物质性质 【教学目标】 1.使学生知道分子间作用力的广泛存在及其对物质性质（如熔点、沸点）的影响。 2.使学生了解分子间作用力对于水的特殊性质的影响作用 【教学重点】掌握化学键、范德华力的区别 2. 掌握范德华力对物质熔、沸点等性质的影响。 【教学难点】掌握范德华力存在的条件以及它对物质熔沸点的影响。 【教学方法】自学为主，重点讲解，分析归纳训练相结合。 【教师具备】酒精灯、烧杯、圆底烧瓶、多媒体 【教学过程】【展示图片】水在通电条件下分解和冰与水的转化，引导学生分析、讨论两个过程的区别 【交流讨论】 （1）电解水的过程是一个（填“物理”或“化学”）过程，而冰与水的转化过程是一个（填“物理”或“化学” ）过程。 （2）前者的实质是而后者（填“有”或“无”）破坏化学键。 （3）通过对两个过程的分析，你对冰与水之间的转化有什么看法（从化学键的破坏角度分析）【导入】分子晶体在物质状态发生变化时，没有破坏化学键，而是破坏了另外的一种作用力，我们把这种作用力称为分子间作用力，并且分子间作用力也影响着物质的性质。 【阅读】教材第一段，完成练习： ①分子间作用力存在于和之间。 ②常见的分子间作用力有和。 ③与化学键相比，分子间作用力是一种（填“强”或“弱”）的作用力【板书】第四节分子间作用力与物质性质 【师】引导学生阅读教材完成练习 【生】阅读教材，分组讨论，完成练习。
1.范德华力的实质是，一般地，范德华力存在于 ________微粒之间。 2.化学键作用能一般为，而分子间作用能一般为。 3.完成表格 物质名称熔点沸点熔化时破坏的作用 力 氯化钠不填 氯化氢 氯化钠熔点比氯化氢高的原因。 4.通过对氯化钠氯化氢熔点的分析，你对分子间作用力与化学键的区别的看法。 5.从日常生活中，具体说明破坏范德华力的例子。 【师】我们先来学习范德华力以及它与物质的性质。 【板书】一、范德华力与物质性质 1.范德华力实质：电性作用 存在微粒：分子之间 它的作用能远远小于化学键键能 【生】学生阅读教材，分析思考并且完成练习： ⑴卤素单质的熔沸点高低顺序为 ⑵卤素单质相对分子质量大小顺序为 ⑶通过卤素单质的分析，你对分子熔沸点高地比较有何方法 【师】范德华力越大熔沸点越高那么如何来比较都是范德华力德大小呢先引导学生阅读教材，分析卤族元素单质熔沸点高低变化规律，让学生自己去分析卤族元素单质熔沸点高低变化规律和相对分子质量的变化规律的关系。 【板书】2. 范德华力与分子熔沸点的关系 结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高 【师】了解了熔沸点比较依据以后，让学生进行巩固练习 1.【生】巩固练习：比较熔沸点高低，并且说明理由。 ⑴CF 4、CCl 4 、CBr 4 、CI 4 ，顺序为理由为
化学中粒子半径大小的比较
粒子半径大小的比较规律 原子和简单离子半径大小的比较是高考的一个重要考点，掌握比较的方法和规律，才能正确判断粒子半径的大小。中学化学里常见粒子半径大小比较，规律如下： 1.同种元素粒子半径大小比较： 同种元素原子形成的粒子，核外电子数越多，粒子半径越大。阳离子半径小于相应原子半径。如r(Na+)
范德华力的量化
1 范德华力的计算模型 1.1 Lennard-Jones理论 范德华力由三个部分组成：取向力、诱导力和色散力。取向力，即极性分子晶体的结合力，是由于极性分子在永久点偶极矩而产生的。诱导力是诱导偶极矩于极性分子偶极矩之间的作用力。非极性分子之间存在着瞬间、周期变化的偶极矩，这种瞬间偶极矩间的相互作用产生了非极性分子晶体的结合力，即色散力。 一般情况下，对于非极性分子，或惰性元素的单原子分子来说，只存在色散力。而对于极性分子来说，则上述三种力都存在。但是不管哪一种力，引起的吸引能均与分子间距r的6次方成反比，即： (1) 当两分子靠得很近时，同样也会参数排斥力，排斥能与分子间距r的12次方成反比，即： (2) 因此，两分子间的吸引力和排斥力产生的能力可表示为： (3) 而常用的表示方式为： (5) 式中， ， 式(5)就是Lennard-Jones势能。 忽略高阶项，分子间的相互作用势能可表示为： (6) 其中，Λ为常数，z为分子间的距离。 如图1，范德华力的总势能表示为： (7) 图1 两个粒子间的相互作用示意图
其中，n表示单位体积中包含的分子数。上式可进一步表示为： (8) 式中，是Hamaker。 上式中，假设，如图2，就能得到粒子和平面之间相互作用的势能和范德华力： (9) (10) 式中，d=2r。 图2 粒子和平面相互作用示意图。 如果z相对于r足够小，上式可近似为： (11) 1.2 针尖与样品接触模型的选择 探针针尖与样品接触过程中，会产生变形，弹性变形理论中涉及到表面力，有三种理论模型：JKSR模型、DMT模型、MYD/BHW模型。一般只选择JKSR模型和DMT 模型。JKSR模型适合于大半径、高粘附能和低模量体系。DMT模型适用于曲率半径小、粘附能低、弹性模量高的体系。 DMT模型中，弹性球体和刚性平面的作用力为 (12) H是Hamaker长沙，d为弹性球体的直径，z0是弹性球体与刚性平面表面刚接触式的分子间距，h是球体和平面接触后的分子间距，K是等效刚度，E和σ是杨氏模量和泊松比。 我们知道探针针尖也是由很多原子组成的。分析探针于样品原子的作用力时，样品是由很多原子组成，那么这些原子肯定都会对探针产生力的作用，如图3。所以，我们可以把针尖和样品的作用简化成探针最尖端的原子和平面的作用。
典型的晶体结构
典型的晶体结构 1.铁 铁原子可形成两种体心立方晶胞晶体：910℃以下为α－Fe，高于1400℃时为δ－Fe。在这两种温度之间可形成γ－面心立方晶。这三种晶体相中，只有γ－Fe能溶解少许C。问：1．体心立方晶胞中的面的中心上的空隙是什么对称？如果外来粒子占用这个空隙，则外来粒子与宿主离子最大可能的半径比是多少？ 2．在体心立方晶胞中，如果某空隙的坐标为（0，a/2，a/4），它的对称性如何？占据该空隙的外来粒子与宿主离子的最大半径比为多少？ 3．假设在转化温度之下，这α－Fe和γ－F两种晶型的最相邻原子的距离是相等的，求γ铁与α铁在转化温度下的密度比。 4．为什么只有γ－Fe才能溶解少许的C？ 在体心立方晶胞中，处于中心的原子与处于角上的原子是相接触的，角上的原子相互之间不接触。a＝(4/3)r。 ①②③ 1．两个立方晶胞中心相距为a，也等于2r＋2r h［如图①］，这里r h是空隙“X”的半径，a ＝2r＋2r h＝(4/3)r r h/r＝0.115（2分） 面对角线（2a）比体心之间的距离要长，因此该空隙形状是一个缩短的八面体，称扭曲八面体。（1分） 2．已知体心上的两个原子（A和B）以及连接两个晶体底面的两个角上原子［图②中C和D］。连接顶部原子的线的中心到连接底部原子的线的中心的距离为a/2；在顶部原子下面的底部原子构成晶胞的一半。空隙“h”位于连线的一半处，这也是由对称性所要求的。所以我们要考虑的直角三角形一个边长为a/2，另一边长为a/4［图③］，所以斜边为16 /5a。（1分）r＋r h＝16 /5a＝3/5r r h/r＝0.291（2分） 3．密度比＝42︰33＝1.09（2分） 4．C原子体积较大，不能填充在体心立方的任何空隙中，但可能填充在面心立方结构的八面体空隙中（r h/r＝0.414）。（2分） 2.四氧化三铁 科学研究表明，Fe3O4是由Fe2＋、Fe3＋、O2－通过离子键而组成的复杂离子晶体。O2－的重复排列方式如图b所示，该排列方式中存在着两种类型的由O2－围成的空隙，如1、3、6、7的O2－围成的空隙和3、6、7、8、9、12的O2－围成的空隙，前者为正四面体空隙，后者为正八面体空隙，Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe3＋和Fe2＋填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中正四面体空隙数与O2－数之比为2：1，其中有12.5%正四面体空隙填有Fe3＋，有50%正八面体空隙没有被填充。 Fe3O4中三价铁离子：亚铁离子：O原子=2：1：4 晶胞拥有8个正四面体空隙，4个O2－离子；所以2：1 一半三价铁离子放入正四面体空隙，即一个三价铁离子，所以为1/8=12.5%晶胞实际拥有4个正八面体空隙，其中已经有一个放Fe3+，另外一个Fe2+占据一个正八面体空隙，所以50%的正八面体空隙没有被填充。
2004-2007浙大高分子物理博士生入学考试
浙大2004高分子物理 1、重点：高分子溶液（布拉格参数） 2、计算题 什么叫理想交联网？经有效交联后，利用方程式当5℃时，原分子量为50万，交联反应后，两交联点之间的分子量为1万，求小形变时的弹性模量，排除分子量次序或交联次序的影响 3、高分子物理改性方法，具体说明一种（包括原理、方法和结构等） 4、高分子溶液结构、分类、影响因素 5、由变－温度曲线，松驰模量－时间曲线可以得出什么重要结论？ 6、什么叫链段？举例两种试验结论链段分子量 动态力学谱图（IR）ABS ⑴、说明图中各个相态？ ⑵、耐低温顺序怎样？为什么是这样的？ ⑶、出峰的顺序为什么不同？ ⑷、高分子溶液结构分类，影响因素，举一例说明其应用 ⑸、第二溶剂体系分数，说明可能的原因 ⑹、说明形成的原因（从E，ε，ζ和消耗功W方面进行解释） 浙大2005，10高分子物理 判断题：（13个，别的记不起） 1.触变流体一定是假塑性流体，但假塑性流体不一定是触变流体。 三柔顺性适中的聚合物适合做纤维，试解释。(10) 四什么叫结晶度，测量结晶度的方法有哪些？它们之间具有可比性吗？试讲述用DSC测量聚合度的步骤。(10) 五用公式计算数均分子量，重均分子量。(10) 六聚合物改性的物理方法有哪些，重点讲述其中一种。(10) 高分子物理电子版ppt9中 浙大2007高分子物理 一、选择题 1、稀溶液粘度法测分子量需要校正的判据：①纯溶剂流出时间大于100s②纯溶剂粘度 ③纯溶剂的流出时间④纯溶剂的粘度和流出时间⑤高分子溶液浓度 2、IPN聚合物性质主要决定于①②③先交联的④后交联的 3、PVC受热以后泊松比：A增加B减小C不变 二、简答题 1、高分子液晶粘度随浓度、温度和剪切力变化关系图并做简要说明。 2、异戊橡胶、丁基胶、丁苯橡胶和顺丁胶弹性优劣顺序。 3、温度升高，橡胶弹性模量为什么增加？（答案：化院版114） 二、计算体
高分子物理名词解释
近程结构：高分子中与结构单元相关的化学结构，包括结构单元的构造与构型 远程结构：指与整个高分子链相关的结构 构型：分子链中由化学键所固定的原子在空间的几何排布方式 构象：分子链中单键内旋转所形成的原子或基团在空间的几何排列图像 碳链高分子：高分子主链全部由碳原子组成，且碳原子之间以共价键连接而成的高分子 杂链高分子：主链上除碳原子外，还有氧氮硫等其他原子存在，原子键以共价键相连接的高分子元素有机高分子：主链不含碳原子，由Si,B,P,Al,Ti,As,O等无机元素组成，侧基为有机取代基团链接异构：结构单元在分子链中因键接顺序或连接方式不同而形成的异构体 序列异构：不同序列排布方式形成的键接异构体 旋光异构：d型和l型旋光异构单元在分子链中排列方式不同而构成的异构体 几何异构：根据内双键连接的两个碳原子上键接基团在键两侧的排列方式分出顺式和反式两种立体异构体，称为顺反异构体，也称为几何异构体 全同立构：分子链中所有不对称碳原子均以相同的构型键接 间同立构：分子链中的不对称碳原子分别以d型和l型交替键接 无规立构：分子链中的不对称碳原子以d和l构型任意键接 线性高分子：具有一维拓扑结构的线性长链，长径比大，每个分子链带有两个端基 支化高分子：分子主链上带有与其化学组成相同而长短不一的支链的高分子，端基数目大于2 交联网络：经交联后，分子链形成的具有一定强度的网状结构 内旋转：与σ键相连的两个原子可以做相对旋转而不影响σ键电子云的分布，称为σ键的内旋转内旋转势垒：内旋转时需要消耗一定能量以克服所受的阻力，所需能量即为内旋转势垒 内旋转势能差：内旋转异构体之间的势能差称为内旋转势能差 静态分子链柔顺性：又称为平衡态柔顺性，指高分子链在热力学平衡条件下的柔顺性 动态分子链柔顺性：指分子链在一定外界条件下，微构象从一种平衡态构象转变到另一种平衡态构象的速度或难易程度 链段：如果人为的将若干个相互牵连的相邻σ键合并，看做一个相对独立的单元，即为链段 均方末端距：均方末端距为末端距向量的平方按分子链构象分布求得的统计平均值 均方旋转半径：均方旋转半径定义为从分子链质心到各质点的向量的平方以质点质量为权重的统计平均值 伸展链：呈充分伸展的宏构象的高分子链 自由连接链：假定分子链上化学键数目n相当大，各化学键之间自由连接每个键在任何方向取向的概率相等，不受键角的限制和位垒的障碍，内旋转完全自由，且分子量不占有体积 自由旋转链：假定化学键在键角上的旋转是完全自由的，即每个单键可以在以键角的补角为半锥顶角的锥面上自由旋转，这种分子链模型即为自由旋转链模型 等效自由连接链：将若干个相互连接的σ键合并成链段，视其为相对独立的单元，由于链段之间自由连接，高分子链可以视为以链段为统计单元的自由连接链，该模型为等效自由连接链模型 Kuhn等效链段：等效自由连接链的等效结构单元是链段，也称为Kuhn等效链段 Gauss链：链段数足够多，符合无规行走模型的要求，那么以链段为统计单元的分子链的构象也符合Gauss分布，称为Gauss链模型 Flory特征比：定义为无扰均方末端距与自由链模型计算的均方末端距之比值
习题答案)
高分子物理答案详解（第三版） 第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。 等。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？ 答： 3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？ 答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。 （2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？ 答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差； （2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好； （3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？ 答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。 6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异： （1）聚丙烯睛与碳纤维； （2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯； （3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。 （4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。 解：
8.某单烯类聚合物的聚合度为104，试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍？（假定该分子链为自由旋转链。） 答：81.6倍 9.无规聚丙烯在环己烷或甲苯中、30℃时测得的空间位阻参数（即刚性因子）δ=1.76,试计算其等效自由连接链长度b（已知碳—碳键长为0.154nm,键角为109.5°）。 解：b=1.17nm 10.某聚苯乙烯试样的分子量为416000，试估算其无扰链的均方末端距（已知特征比Cn=12）。 答：均方末端距为2276.8nm2。 第2章聚合物的凝聚态结构 1.名词解释 凝聚态，内聚能密度，晶系，结晶度，取向，高分子合金的相容性。 凝聚态：为物质的物理状态，是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的，通常包括固体、液体和气
区别金属原子半径、离子半径、共价半径及范德华半径及碳材料的分类及应用
区别金属原子半径、离子半径、共价半径和范德华半径根据量子力学，核外电子运动没有固定轨道，没有明确的界限，只有几率密度的分布。通常把核到最外层电子的平均距离定义为原子半径。现代的科学技术 还无法精确测定一个单独原子的半径，只能用实验方法，如X射线衍射法，测定出晶体中相同原子核间距离，或用同核双原子分子键长，被2相除得出。不同元素原子有不同的存在形式，就是同一元素的原子也可能形成不同化学键的分子和晶体。因而不同元素的原子半径可能表现形式不同，就是同一元素的原子半径也可能有不同形式。根据测定方法的不同，通常有3种原子半径： ①金属半径：金属晶体中相邻两金属原子核间距离的一半，称做该元素原子的金属半径，如铜的金属半径r 金 ＝127.8pm。 ②共价半径：同种元素的两原子以共价键结合时，其共价键键长的一半称做该元素原子的共价半径，符号表示为pm 或?，其数值与几重键结合有关，如碳原子的共价半径r共，单键时为77pm，双键时为67pm，三键时为60pm。金属元素原子在一定条件下也可形成共价的双原子分子，金属元素原子也有共价 半径，如铜的共价半径r 共 为117pm。由于形成共价键时，总会发生原子轨道重叠，通常同一金属元素的金属半径比其单键共价半径要大10%～15%。同周期元素的单键共价半径的变化规律为从左至右逐渐缩小，可认为是原子核对电子引力增大的缘故 ③范氏半径：(范德华氏 半径的简称) 非金属元素和 有些金属元素所形成的分子 间或稀有气体单原子分子间 靠分子间力(范德华力) 相 互吸引，其不同分子中两个相 同原子核间距离的一半，称做 该元素原子的范氏半径，如氯 原子的范氏半径r 范 为 181pm。如左图所示，表示了氯原子的共价半径和范氏半径。 原子半径数据只有相对的、近似的意义，而且同一元素的不同半径，数值不 同(r 范>r 金 >r 共 )，而且相差较大。使用时不要同时用不同半径的数据。在一般的 资料里，金属元素有金属半径和共价半径的数据，非金属元素则有共价半径和范氏半径的数据，稀有气体只有范氏半径的数据。 而离子半径是表示离子大小的一个物理量。在离子型晶体中，组成晶格的质点是大小不等的圆球状的正负离子，因为具有稀有气体电子层结构的离子，都有球面对称性，而且离子间极化影响不大，可把晶体中离子看做圆球。在晶体中，两个带异号电荷的圆球互相接触，到一定平衡距离时就不再接近了。现代测试手段还不能直接量取正负离子球体的半径。一般所说的离子半径是：离子晶体中正负离子的核间距离是正负离子的半径之和。正负离子的核间距为d，则d=r++r-。数值d可通过晶体的X射线衍射分析实验测得。并以氟离子F-半径=133pm，或氧离子O2-半径=132pm作为标准，然后再推算出其他离子半径。如实验测得的氟化钠的d=230pm，则Na+的半径是230-133=97pm。离子半径的大小还要受离子化合物构型的影响。一般以氯化钠构型的半径作为标准，即以配位数为6作标准(在每一个钠离子周围直接连有6个氯离子，反之亦然。将与钠离子或氯离子直接相连的带异电荷的离子数称为配位数)。如离子实际配位数
平均范德华半径参数表
胡盛志老师提供的晶体中原子的平均范德华半径参数表 van der Waals Radii r w (nm) of the Elements H He Li Be B C N O F Ne Pauling[ 0.11 0.14 0.172 0.15 0.14 0.135 0.154 Bondi[2] 0.12 0.14 0.182 0.213 0.17 0.155 0.152 0.147 0.154 Bokii[3] 0.117 0.122 0.179 0.157 0.138 0.135 0.16 Allinger 0.162 0.153 0.255 0.223 0.215 0.204 0.193 0.182 0.171 0.16 Zefirov[ 0.116 0.22 0.19 0.18 0.171 0.15 0.129 0.14 Batsanov 0.12 0.14 0.22 0.19 0.18 0.17 0.16 0.155 0.15 0.15 Our work 0.108 -0.134 0.175 0.205 0.147 0.149 0.141 0.14 0.139 -0.168 Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Pauling[1] 0.19 0.185 0.18 0.192 Bondi[2] 0.227 0.173 0.251 0.21 0.18 0.18 0.175 0.188 0.275 Bokii[3] 0.19 0.18 0.18 0.192
Allinger 0.27 0.243 0.236 0.229 0.222 0.215 0.207 0.199 0.309 0.281 Zefirov[ 0.23 0.2 0.2 0.184 0.19 0.27 0.24 Batsanov 0.24 0.22 0.21 0.21 0.195 0.18 0.18 0.19 0.28 0.24 Our work 0.184 0.205 0.211 0.207 0.192 0.182 0.183 -0.193 0.205 0.221 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Pauling[1] Bondi[2] Bokii[3] Allinger 0.261 0.239 0.229 0.225 0.224 0.223 0.223 0.222 0.226 0.229 Zefirov[ 0.22 0.19 0.19 Batsanov 0.23 0.215 0.205 0.205 0.205 0.205 0.2 0.2 0.2 0.21 Our work 0.216 0.187 0.179 0.189 0.197 0.194 0.192 0.184 0.186 0.21
选修3《物质结构与性质》第二章分子结构与性质第三节分子的性质第2课时 范德华力和氢键(导学案)
第2课时范德华力和氢键 ▍课标要求▍ 1．能列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。 2．了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。 3．能举例说明分子间作用力对物质状态等方面的影响。 要点一范德华力及其对物质性质的影响 思考1：Cl 2、Br2、I2三者的组成和化学性质均相似，但状态却分别为气、液、固的原因是什么？ 要点二氢键及其对物质性质的影响 1．氢键概念 氢键是一种。它是已经与很大的原子(如N、F、O)形成共价键的与另一个分子或同一分子中很大的原子之间的作用力。 2．氢键表示方法 氢键通常用A—H…B—、A—H…A—、B—H…A—等表示，其中A、B为、、中的一种，“—”表示，“…”表示形成的。 3．氢键特征 (1)比化学键的键能小1～2个数量级，不属于化学键，但比范德华力。 (2)具有一定的方向性和饱和性。 4．氢键类型 (1) 氢键，如水中：O—H…O—。
(2) 氢键，如：。 5． 氢键对物质性质的影响 (1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将。 (2)当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将。 (3)氢键也影响物质的电离、等过程。 6．氢键对水分子的影响 (1)水结冰时，体积膨胀，密度。 (2)接近沸点时形成“缔合分子”，水蒸气的相对分子质量的测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量。 思考2：卤族元素的氢化物的熔、沸点的大小顺序是HF>HI>HBr>HCl，试分析其原因。 考点一范德华力、氢键及共价键的比较 范德华力氢键共价键 概念物质分子之间普遍存 在的一种相互作用力 氢原子与电负性很大 的原子形成共价键 后，氢原子与其他分 子中电负性很大的原 子之间的作用力 原子间通过共用电子 对所形成的相互作用 分类—分子内氢键、分子间 氢键 极性共价键、非极性 共价键 特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度 比较 共价键＞氢键＞范德华力 影响强度的因素①随着分子极性增大 而增大 ②组成和结构相似的 物质，相对分子质量 越大，范德华力越大 对于A—H…B—， A、B的电负性越 大，B原子的半径越 小，键能越大 成键原子半径越小， 键长越短，键能越 大，共价键越稳定 对物质性质的影响影响物质的熔、沸 点、溶解度等物理性 质 影响物质的熔、沸 点、在水中的溶解度 等物理性质 影响分子的稳定性 共价晶体的化学性质 和物理性质
范德华力和范德华半径
范德华力（vanderWaalsforce）中性原子之间通过瞬间静电相互作用产生的一种弱的分子之间的力。当两个原子之间的距离为它们的范德华半径之和时，范德华引力最强。强的范德华排斥作用可以防止原子相互靠近。 Van der Waals force 又译：范德瓦耳斯力 一 范德华力是存在于分子间的一种吸引力，它比化学键弱得多。一般来说，某物质的范德华力越大，则它的熔点、沸点就越高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强。氨气，氯气，二氧化碳等气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态，就是由于存在分子间作用力。 二 范德华力也叫分子间力。分子型物质能由气态转变为液态，由液态转变为固态，这说明分子间存在着相互作用力，这种作用力称为分子间力或范德华力。分子间力有三种来源，即色散力、诱导力和取向力。色散力是分子的瞬时偶极间的作用力，它的大小与分子的变形性等因素有关。一般分子量愈大，分子内所含的电子数愈多，分子的变形性愈大，色散力亦愈大。诱导力是分子的固有偶极与诱导偶极间的作用力，它的大小与分子的极性和变形性等有关。取向力是分子的固有偶极间的作用力，它的大小与分子的极性和温度有关。极性分子的偶极矩愈大，取向力愈大；温度愈高，取向力愈小. 在极性分子间有色散力，诱导力和取向力；在极性分子与非极性分子间有色散力和诱导力；在非极性分子间只有色散力。实验证明，对大多数分子来说，色散力是主要的；只有偶极矩很大的分子(如水)，取向力才是主要的；而诱导力通常是很小的。 三 在物质的聚集态中，分子间存在着一种较弱的吸引力，作用能的大小一般只有每摩尔几千焦至几十千焦，比化学键的键能小1～2个数量级，亦称范德华引力或范氏力。它由三部分作用力组成：①当极性分子相互接近时，它们的固有偶极将同极相斥而异极相吸，定向排列，产生分子间的作用力，叫做取向力。偶极矩越大，取向力越大。②当极性分子与非极性分子相互接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，产生诱导偶极，然后诱导偶极与固有偶极相互吸引而产生分子间的作用力，叫做诱导力。当然极性分子之间也存在诱导力。③非极性分子之间，由于组成分子的正、负微粒不断运动，产生瞬间正、负电荷重心不重合，而出现瞬时偶极。这种瞬时偶极之间的相互作用力，叫做色散力。分子量越大，色散力越大。当然在极性分子与非极性分子之间或极性分子之间也存在着色散力。范德华引力是存在于分子间的一种不具有方向性和饱和性，作用范围在几百个皮米之间的力。它对物质的沸点、熔点、气化热、熔化热、溶解度、表面张力、粘度等物理化学性质有决定性的影响。
最新第六章 分子间力和长程力资料
第六章 分子间力和长程力 要求：掌握分子间力和长程力的含义，范德华力的构成；理解长程力的计算公式和影响因素；掌握溶胶稳定理论——DLVO 理论及其应用；理解影响微颗粒凝聚与分散的各种因素。 §6.1 分子间力与长程力及其之间的关系 1、分子间力 构成任何物质的分子之间都存在着固有引力，将此引力称之为范德华力，该力的作用范围不超过几个分子直径的距离，大约3～5?。分子间的相互作用能大约0.1～1千卡／摩尔。 2、长程力 胶体粒子或微颗粒之间，当相隔一定距离时，相互之间也要产生一种固有引力，这种力的作用范围比范德华力大得多，例如：平板Fe 2O 3胶粒层间距离可为8000 ?，玻璃表面吸附水蒸汽膜的厚度约为100 ?以上，故叫长程力或长程范德华力。 3、分子间力与长程力之间的关系 长程力分为长程范德华引力和长程电场引力或斥力。 长程范德华引力：构成胶粒或微颗粒的分子之间的范德华力的加和。 长程电场引力或斥力：胶粒或微颗粒表面上电层之间的作用力。 §6.2 分子间力 1、分子的种类 （1）偶极分子 水分子：强偶极子 （2）非极性分子 气体分子：
（3）异极性分子 表面活性物质： 2、分子间力——范德华力的构成 （1）永久偶极子与永久偶极子之间的相互作用力（Keeson 公式）—取向静电力： （2）永久偶极子与诱导偶极子之间的相互作用力（Debye 公式）—诱导力： （3）诱导偶极子与诱导偶极子之间的相互作用力（London 公式）—色散力： 3、范德华力的起因 无论是哪种类型的分子间力，其产生的根本原因均是：一个偶极子产生的电场，对另一个偶极子产生的作用力的结果。 （1） 偶极矩 （2）范德华力的大小
范德华力与物质的性质
范德华力与物质的性质 学习目标： 1、知道分子间作用力的广泛存在及对物质性质(如：熔点、沸点)的影响 2、了解一些影响范德华力大小的因素 重点： 知道分子间作用力的广泛存在及对物质性质(如：熔点、沸点)的影响 导学过程： 联想·质疑： 阅读课本P57“联想·质疑”，思考课本提出的问题。 探究新知 1、分子间作用力： (1定义：________________________________________。 (2)主要特征：①广泛存在于分子间。 ②只有分子间充分接近时才存在分子间的相互作用力，如固态和 液态物质中。 ③分子作用力远远小于化学键。 ④由分子构成的物质，其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要由 分子间作用力大小决定。 (3)最常见的分子间作用力包括：_____________和_______________。 2、范德华力 (1)定义：_______________________________________________________。 (2)实质：。（3）特征：a ；b 。 （4）范德华力的大小决定因素：（阅读小结）_______ _____________________________________________。 （5）范德华力对物质性质的影响：一般的，范德华力越大，物质的熔沸点越高。阅读提高：阅读P58~59“学海无涯”并思考： I、范德华力有哪些形成原因？
II、取向力、诱导力、色散力如何形成？它们各自所对应的分子类型是什么？III、从范德华力的成因等角度怎样解释卤素单质熔、沸点变化的原因？ IV、范德华力与化学键有何异同？ 【例1】下列叙述与分子间作用力无关的是（） A、气体物质加压或降温时能凝结或凝固 B、干冰易于升华 C、氟、氯、溴、碘单质的熔沸点依次升高 D、NaCl的熔点较高 【例2】有下列两组命题，其中B组命题正确，且能用A组命题加以正确解释的是（） A. a 1 B. b 2 C. c 3 D. d 4
典型的晶体结构
典 型的晶体结构 1.铁 铁原子可形成两种体心立方晶胞晶体：910℃以下为α－Fe ，高于1400℃时为δ－Fe 。在这两种温度之间可形成γ－面心立方晶。这三种晶体相中，只有γ－Fe 能溶解少许C 。问： 1．体心立方晶胞中的面的中心上的空隙是什么对称？如果外来粒子占用这个空隙，则外来粒子与宿主离子最大可能的半径比是多少？ 2．在体心立方晶胞中，如果某空隙的坐标为（0，a/2，a/4），它的对称性如何？占据该空隙的外来粒子与宿主离子的最大半径比为多少？ 3．假设在转化温度之下，这α－Fe 和γ－F 两种晶型的最相邻原子的距离是相等的，求γ铁与α铁在转化温度下的密度比。 4．为什么只有γ－Fe 才能溶解少许的C ？ 在体心立方晶胞中，处于中心的原子与处于角上的原子是相接触的，角上的原子相互之间不接触。a ＝(4/3)r 。 ①②③ 1．两个立方晶胞中心相距为a ，也等于2r ＋2r h ［如图①］，这里r h 是空隙“X ”的半径，a ＝2r ＋2r h ＝(4/3)rr h /r ＝（2分） 面对角线（2a ）比体心之间的距离要长，因此该空隙形状是一个缩短的八面体，称扭曲八面体。（1分） 2．已知体心上的两个原子（A 和B ）以及连接两个晶体底面的两个角上原子［图②中C 和D ］。连接顶部原子的线的中心到连接底部原子的线的中心的距离为a/2；在顶部原子下面的底部原子构成晶胞的一半。空隙“h ”位于连线的一半处，这也是由对称性所要求的。所以我们要考虑的直角三角形一个边长为a/2，另一边长为a/4［图③］，所以斜边为16/5a 。（1分） r ＋r h ＝16/5a ＝3/5rr h /r ＝（2分） 3．密度比＝42︰33＝（2分） 4．C 原子体积较大，不能填充在体心立方的任何空隙中，但可能填充在面心立方结构的八面体空隙中（r h /r ＝）。（2分） 2.四氧化三铁 科学研究表明，Fe 3O 4是由Fe 2＋、Fe 3＋、O 2－通过离子键而组成的复杂离子晶体。O 2－的重复排列方式如图b 所示，该排列方式中存在着两种类型的由O 2－围成的空隙，如1、3、6、7的O 2－围成的空隙和3、6、7、8、9、12的O 2－围成的空隙，前者为正四面体空隙，后者为正八面体空隙，Fe 3O 4中有一半的Fe 3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe 3＋和Fe 2＋填充在正八面体空隙中，则Fe 3O 4