凯氏定氮仪轨道来接纳

切相关，即与中心形成体的价层电子中所含有的未成对电子数Ｎ密切相关的。配合物的磁矩 μ与Ｎ间存在如下关系式： μ＝Ｎ（Ｎ＋２）μ（４４）Ｂ式中，μ为磁矩单位，即玻尔磁子。Ｂ　　配合物的磁矩 μ是可以通过实验方法测得的。根据实测的磁矩 μ的值，可推算出配合物中心形成体价层电子中未配对电子的数目Ｎ。由此可进一步推断中心形成体在形成配合物时，提供了哪些价层凯氏定氮仪轨道来接纳配位电子对，这些轨道可能采取什么杂化方式。这为判断配合物是属于内轨型还是外轨型提供了一种有效的方法。有时也可作为一种检验手段，验证对配合物空间构型的判断是否正确。第三节　分子的极性、分子间的作用力和氢键　　离子键、共价键、配位键和金属键，这几种化学键都是原子间较强的相互作１用，键能约为１００～８００ｋＪ·ｍｏｌ。此外，在分子间还存在着一种较弱的相互作用，其结合能大约只有几个到几十千焦每摩尔，这种分子间的作用力叫做范德华力，是由范德华（ｖａｎｄｅｒＷａａａｌｓ）首先提出的。气体分子能凝聚成液体和固体，主要就靠这种分子间作用力。分子间的范德华力是决定物质熔点、沸点、溶解度等物理化学性质的一个重要因素。而分子间作用力又是与分子的极性密切相关。一、分子的极性和偶极矩　　１．分子的极性　　任何一个分子都是由带电的核和带负电的电子所组成的体系。分子中正、负电荷可认为各集中于一点，形成正电荷重心和负电荷重心。若正电荷重心和负电荷重心不互相重合，就形成了一个小的电偶极子，具有了极性。这样的分子称为极

性分子。若两个电荷重心互相重合的分子则称为非极性分子。　　对于同核双原子分子，如Ｈ、Ｏ、Ｃｌ等，由于组成分子的原子电负性相同，原子间共价键为非极性键，分子中电荷对称分布，正负电荷重心互相重合，故这类分子都是非极性分子。　　对于异核双原子分子，如ＨＣｌ、ＨＦ、ＣＯ等，由于组成原子的电负性不等，原子间共价键为极性键，分子中电荷分布不对称，正负电荷重心不重合，故这类分子都是极性分子。　　对于多原子分子而言，分子是否有极性，不仅取决于所形成的键是否有极２２２１７４第四章　结构化学　性，而且还与分子的空间构型有关。例如，ＣＯ分子中ＣＯ键虽为极性键，但２ＣＯ分子为直线形结构，键的极性互相抵消，分子的正负电荷重心互相重合，因２此ＣＯ是非极性分子；ＳＯ分子中ＳＯ键为极性键，ＳＯ分子为“Ｖ”型结构，键２２２的极性不能相互抵消，整个分子的正负电荷重心不重合，因而ＳＯ是极性分子。２　　２．偶极矩　　分子极性的强弱，可由实验方法测得的偶极矩来量度。偶极矩等于正负电荷重心间的距离ｄ和偶极上一端所带电量ｑ的乘积，用符号 μ表示，单位为Ｃ·ｍ（库仑 ·米）。 μ＝ｑ·ｄ（４５）偶极矩是一个矢量，其方向是从正电荷指向负电荷。　　非极性分子的偶极矩等于零。偶极矩不等于零的分子是极性分子，偶极矩越大，分子的极性越强。　　偶极矩还常被用来判断一个分子的空间构型（见表４９）。例如，ＮＨ和３ＢＣｌ均为四原子分子，这类分子的空间构型一般有两种：平面三角形和三角锥３形。实验测得这两个分子的偶极矩分别为 μＮＨ３＝４．３４×１０３０Ｃ·ｍ和μＢＣｌ３＝０。这表明ＮＨ分子是极性分子，而ＢＣｌ是非极性分子，由此可断定，ＢＣｌ分子具３３３有平面正三角形的构型，而ＮＨ分子为三角锥形的构型。３表４９　一些物质分子的偶极矩和分子的空间构型分子式偶极矩／（１０３０Ｃ·ｍ）分子的空间构型双原子分子ＨＦＨＣｌ６．０７３．６０直线形直线形ＨＢｒＨＩ２．７４１．４７直线形直线形ＣＯＮ２Ｈ２０．３７４００直线形直线形直线形三原子分子ＨＣＮＨ２ＯＳＯ２Ｈ２ＳＣＳ２ＣＯ２９．９４６．１７５．４４３．２４００直线形Ｖ字形Ｖ字形Ｖ字形直线形直线形 　第三节　分子的极性、分子间的作用力和氢键１７

５续表分子式偶极矩／（１０３０Ｃ·ｍ）分子的空间构型四原子分子ＮＨ３ＢＦ３４．９００三角锥形平面三角形五原子分子ＣＨＣｌ３ＣＨ４ＣＣｌ４３．３７００四面体形正四面体形正四面体形二、分子间力　　分子间作用力是分子与分子之间的一种弱的相互作用力，是一种短程吸引力，与分子间距离的６次方成反比，且随分子间距离的增大将很迅速减小。根据力产生的特点，分子间力可分为色散力、诱导力和取向力三种类型。　　（１）色散力（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｆｏｒｃｅ）　对任何一个分子，即使是非极性分子而言，由于分子中的电子绕原子核在不停地运动，原子核与电子云间的相对位移是经常发生的，这使得分子中的正、负电荷中心会不断出现暂时的偏移，分子发生瞬时变形，产生了瞬时偶极（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｄｉｐｏｌｅ）。分子中原子数越多、原子半径越大或原子中电子数越多，则分子变形越显著。当两个非极性分子相互接近时，一个分子产生的瞬时偶极会诱导邻近分子的瞬时偶极采取异极相邻的状态［见图４２３（ａ）、（ｂ）］。这种瞬时偶极与瞬时偶极间产生的作用力称为色散力。虽然每种瞬时偶极状态存在的时间极短，但任何分子或原子中，这种由于电子运动造成的正负电荷重心的相互分离的状态却是时刻存在的。因而分子间始终存在着色散力。任何二分子，不管是极性分子或非极性分子，相互接近时都会产生色散力。　图４２３　非极性分子间的相互作用图４２４　非极性分子与极性分子间的相互作用１７６第四章　结构化学　　　（２）诱导力（ｉｎｄｕｃｅｄｆｏｒｃｅ）　当极性分子和非极性分子相互靠近时［图４２４（ａ）］，除存在色散力外，非极性分子在极性分子的固有偶极的电场影响下也会产生诱导偶极（ｉｎｄｕｃｅｄｄｉｐｏｌｅ）［见图４２４（ｂ）］。在诱导偶极和极性分子的固有偶极之间产生的吸引力称为诱导力。诱导力也会出现在离子和分子、离子和离子之间。　　（３）取向力（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｆｏｒｃｅ）　当极性分子相互靠近时［图４２５（ａ）］，除存在色散力和诱导力作用外，由于它们固有偶极之间同性相斥、异性相吸的静电作用，而使它们在空间按异极相邻形式定向排列［见图４２５（ｂ）］。这种在极性分子固有偶极间产生的吸引力称为取向力。取向力与分子的偶极矩的平方成正比，即分子的极性越大，取向力越大。但与热力学温度成反比，温度越高，取向力越弱。图４２５　极性分子间的相互作用　　综上所述，通常所说的分子间力或范德华力有三种，取向力只存在于极性分子之间，而诱导力存在于极性分子间或极性分子与非极性分子之间，而色散力则在所有分子中，包括极性分子、非极性分子中都存在。对大多数分子而言，色散