引入
为什么 和干冰都是非极性的，但干冰能升华？为什么水的沸点远高于同族的 ？为什么酒精能溶于水而油不能？
这些问题的答案都与分子结构有关。分子的极性、分子间作用力、氢键等因素共同决定物质的物理和化学性质。
分子的极性
定义
分子的极性是指分子内正、负电荷重心是否重合。正负电荷重心不重合的分子称为极性分子，重合的称为非极性分子。
判断方法
-
双原子分子：
- 同种元素：非极性分子（如 、）
- 不同元素：极性分子（如 、）
-
多原子分子：
- 中心原子无孤电子对，且周围原子相同：非极性分子（如 、、）
- 其他情况需考虑分子的空间构型和键的极性：
- ：V 形，极性分子
- ：三角锥，极性分子
- ：正四面体，非极性分子
极性对性质的影响
| 性质 | 极性分子 | 非极性分子 |
|---|---|---|
| 溶解性 | 易溶于极性溶剂（水、乙醇） | 易溶于非极性溶剂（苯、四氯化碳） |
| 沸点 | 相对较高（分子间作用力强） | 相对较低 |
“相似相溶”规律：极性溶质溶于极性溶剂，非极性溶质溶于非极性溶剂。
分子间作用力
定义
分子间作用力是分子之间存在的相互作用力，包括范德华力和氢键。
范德华力
范德华力是分子间普遍存在的作用力，强度远小于化学键。
影响因素：
- 分子量：分子量越大，范德华力越强。
- 分子极性：极性分子间的范德华力强于非极性分子。
范德华力对物质性质的影响：
- 范德华力越强，物质的熔点、沸点越高。
- 范德华力越强，物质在常温下越可能是固体或液体。
例如：
- 卤素单质从 到 ，分子量增大，范德华力增强，常温下状态从气体变为固体。
- 烷烃从甲烷到正十六烷，分子量增大，熔点和沸点升高。
氢键
定义
氢键是氢原子与电负性强的原子（F、O、N）之间形成的特殊分子间作用力，表示为 （X、Y 为 F、O、N）。
氢键的特点：
- 氢键是分子间作用力，强度介于化学键和范德华力之间。
- 氢键具有方向性和饱和性。
- 氢键的存在显著提高物质的熔点和沸点。
常见含氢键的物质：
- ：分子间存在氢键，沸点
- ：分子间存在氢键，沸点
- ：分子间存在氢键，沸点
- 乙醇、乙酸：分子间存在氢键
对比：
- 沸点 ，而 沸点
- 沸点 ，而 沸点
氢键对溶解性的影响：
- 乙醇 能与水形成氢键，易溶于水。
- 糖类、蛋白质分子中含有大量 和 ，能与水形成氢键，易溶于水。
分子结构对物质性质的影响
熔点和沸点
物质的熔点和沸点取决于：
- 分子间作用力：范德华力或氢键越强，熔沸点越高。
- 分子量：分子量越大，熔沸点越高。
- 分子构型：分子构型越对称，堆积越紧密，熔沸点越高。
例如：
- 正戊烷沸点 ，新戊烷沸点 （新戊烷更对称，堆积更紧密，但分子间接触面积小）
溶解性
溶解性取决于：
- 相似相溶规律：极性溶质溶于极性溶剂，非极性溶质溶于非极性溶剂。
- 氢键：能与溶剂形成氢键的溶质易溶解。
例如：
- 碘 在水中溶解度小，在 中溶解度大（非极性）。
- 乙醇既能溶于水（极性），又能溶于苯（非极性），因为乙醇分子中既有极性的 ，又有非极性的 。
稳定性
分子的稳定性主要取决于化学键的强度：
- 键能越大，分子越稳定。
- 含有三键（键能 ），极难分解。
引出
分子通过分子间作用力聚集形成宏观物质，但物质还有更稳定的聚集状态——晶体。
- 晶体有哪些类型？
- 晶体的结构如何决定物质的性质？
这些问题将在物质的聚集状态与晶体的常识中展开。