1、第二章 分離基礎(chǔ),分離是化工中最基本的單元操作。 分離是利用物質(zhì)的物理與化學(xué)性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)的。 “分離性質(zhì)/特性差異” 分離性質(zhì)差異越大，分離越好。因此利用化學(xué)反應(yīng)等改變分離性質(zhì)差異是常見的分離方法。 分離過程中伴隨著分離與混合（或定向遷移與擴(kuò)散）、濃集與稀釋。,與物質(zhì)的分離有關(guān)常見術(shù)語：,分離：Separation Isolation 提取：Extraction 富集：Enrichment 濃縮：Concentration 純化：Purification 拆分：Resolution 手性化合物的分離,制備型分離/純化,按分離目的分類,要求高純度、高回收率產(chǎn)物 規(guī)模：實(shí)驗(yàn)室；生產(chǎn)/工程 測定

2、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分離：高純度，但不一定要求高收率,要求“定量”概念，即考慮分離程度的完全性；定量分離的可能性；簡單快速；分離結(jié)果具有良好的再現(xiàn)性,一類儀器分析方法，其特征就是分離分析系統(tǒng)化，即分離過程與檢測技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來構(gòu)成一種新型的分析技術(shù),分析型分離,分離分析,2.1 概述,要求：正確把握分離的概念 分離：字面解釋清楚 科學(xué)定義難,人們對“分離”一詞的反應(yīng)是強(qiáng)烈的，比如親人間、朋友間的分離大多是痛苦的。因此人類社會的分離要考慮是否有必要。 物質(zhì)分離也要考慮是否有必要，因?yàn)樗切枰冻龃鷥r的。,作為物質(zhì)分離，在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中遇到，在日常生活中也無處不在。,一、日常生活中的分離,l飲食

3、起居：自來水（過濾），凈水器（分離膜/吸附劑）；泡茶（固體浸出法）；食糖和食鹽 環(huán)境保護(hù)：垃圾分類；污水處理；鐵罐/鋁罐（磁力）；塑料切碎（不同密度液體分離） 醫(yī)藥衛(wèi)生：抗菌素的純化；血透；花粉過敏（潔凈房間）,二、分離的定義,化工詞典：把混合物中某些組分或各組分彼此分開，或把混合物中各相間彼此分開的過程叫分離。 羅尼（Rony）定義：分離（Separation）是一種假設(shè)的狀態(tài), 在這種狀態(tài)下物質(zhì)完全被分開（Isolation）了。就是說，含有m種化學(xué)組分的混合物被分隔成m種純的形式，并把它們置于個獨(dú)立的容器中（如玻璃瓶或聚乙烯瓶）。,分離對象：物質(zhì)組分 空間：容器、位置 純度：100%“理

4、想狀態(tài)”；5個9，6個9還是有雜質(zhì) * 純度測定：測主成分含量，如重量法、庫侖法； 測雜質(zhì)含量，如光譜純、高純氣體。,“假設(shè)”的意思： 絕對的（完全）分離是不可能的 實(shí)際工作一般不考慮無關(guān)組分 有些真實(shí)情況并沒有徹底分開，只是儀器記錄的分析信息而已,完全分離 （） （）（）（） 部分分離 （）（）（） （）（，）（，）,分離的圖解定義,組分：A, B。 空間： （） 豐度：A “主成分”,強(qiáng)制分離,“廣義”上的部分分離代表大部分實(shí)際分離過程；而“狹義”上的完全分離是一種理想化情況。 實(shí)際過程的完全分離一般是指滿足特定分離純度要求的分離。 二元分離：間歇式，如蒸發(fā)、萃取 多元分離：色譜、電泳等,

5、在實(shí)際過程中分離受到什么限制？,分離過程要克服混合和稀釋兩個自發(fā)過程，在熱力學(xué)上是受阻的，因此分離必須付出代價，分離過程必須做功（耗能）。 分離程度越高，付出的代價越大。,組分 A,組分 B,n,A,mol,nB,mol,混合,分離,混合物,(A+B),(n,A,+n,B,) mol,分離科學(xué)實(shí)際上是研究如何將熱力學(xué)第二定律所說的自發(fā)過程，以相反方向進(jìn)行到最大限度的科學(xué)。即如何給體系增加能量和降低體系的熵值以便增強(qiáng)分離效果。,混合的熵：,分離的理論耗能量（最小功）：,分離-負(fù)熵的生成：,蒸餾過程,T1：液面蒸汽 T2 ：冷凝管入口,三、 分離方法的分類, 平衡分離過程 速度差分離過程 反應(yīng)分離

6、,利用相間平衡 相平衡：在分離過程中形成新相 分布平衡：分離前引入第二相， 溶質(zhì)在兩相中達(dá)到分布平衡,利用重力梯度、溫度梯度、電位梯度等場中，各組分的移動速度差進(jìn)行分離, 化學(xué)反應(yīng)，如水中重金屬沉淀，離子交換反應(yīng) 電化學(xué)反應(yīng)，如電沉積 生物反應(yīng)，如BOD,可見，分離科學(xué)是一門綜合學(xué)科！,分離過程示意圖,力學(xué)能：機(jī)械能、流體動能、位能、熱能 化學(xué)能：溶度差、化學(xué)結(jié)合能、 電能、光能、核能等,對各組分所特有的性質(zhì)差作用,一、分離過程,能量或分離劑,原料物流,（一個或數(shù)個）,分離裝置,兩個以上的產(chǎn)品物流,（濃度不同）,2.2 分離過程與分離方法,二、可被分離利用的物質(zhì)性質(zhì),分離之所以能夠進(jìn)行，是由于

7、混合物中待分離的組分之間，在物理、化學(xué)、生物學(xué)等方面的性質(zhì)，至少有一個存在著的差異。,物理性質(zhì) 力學(xué)性質(zhì)：密度、摩擦系數(shù)、表面張力、尺寸、質(zhì)量 熱力學(xué)性質(zhì)：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、臨界點(diǎn)、轉(zhuǎn)變點(diǎn)、蒸氣壓 、溶解度、分配系數(shù)、吸附平衡,電、磁性質(zhì)：電導(dǎo)率、介電常數(shù)、遷移率、 電荷、淌度、磁化率 輸運(yùn)性質(zhì)：擴(kuò)散系數(shù)、分子飛行速度 化學(xué)性質(zhì) 熱力學(xué)性質(zhì)：反應(yīng)平衡常數(shù)、化學(xué)吸附平衡 常數(shù)、離解常數(shù)、電離電位 反應(yīng)速度性質(zhì)：反應(yīng)速度常數(shù) 生物學(xué)性質(zhì) 生物學(xué)親和力、生物學(xué)吸附平衡、生物學(xué)反應(yīng)速度常數(shù),分離不是一個自發(fā)過程 性質(zhì)差異是分離的基礎(chǔ),那么，這種差異應(yīng)該多大？一種還是多種？這取決于各種分離技術(shù)的要求！,差異大

8、，易分離：高選擇性分離，如特效化學(xué)反應(yīng)，生物親和力，用于二元分離 差異小，難分離：高效/高性能分離技術(shù)，如色譜色散力，用于多組分色譜和電泳分離,三、重要的分離術(shù)語,1物相(State/phase)與分離 2. 流動 (Flow) 與分離 3力場（Field）與分離 4化學(xué)勢與分離 5分子和離子間的作用力,物相與分離,分離過程涉及的物態(tài)有：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)（有時也包括多孔介質(zhì)）、超臨界流體狀態(tài)。 欲分離的物質(zhì)將以一定的方式在兩相間分配，然后用物理方法將它們分開，從而達(dá)到分離。 根據(jù)相的相對位置或運(yùn)動狀態(tài)，有的分離過程把它們分成固定相和流動相。,在兩相間的分離常涉及到界面。界面存在一化學(xué)位壘?！斑x

9、擇性界面”常用于分離。,流動 (Flow) 與分離,“流”一詞用來描述所有流體的位移。分離可以在靜止（非流）體系和流體系進(jìn)行。, 對流、隨機(jī)流等寄生流：（非生產(chǎn)型、破壞性的） 混流（攪動）：如萃取中搖動混合，只對加速遷移和加快平衡起作用，而對分離的性質(zhì)并不產(chǎn)生影響 （外加）定向流：流動相、載氣等,許多分離過程中是以流體方式進(jìn)行的。流動本身并不能導(dǎo)致分離，但它可使分離效率提高許多倍，或者說利用流來實(shí)現(xiàn)分離。,沉降：顆粒/溶液，不同顆粒如何分開？,分析：引入上升流，小顆粒的沉降速度小于上升流速而被帶走,化學(xué)勢與分離,化學(xué)勢控制組分在分離過程的相對遷移和平衡狀態(tài)。分離過程的總化學(xué)勢,化學(xué)勢的分布（和

10、流一起）對分離起著主宰作用。通過在空間放置適當(dāng)?shù)南?、膜和場可改變化學(xué)勢的分布。如：c 連續(xù)；d 不連續(xù),X,d,cd,c2,d2,場 (Field) 與分離,在分離過程中經(jīng)常使用外場，如 電場：電泳，電沉積等 沉降場：沉降速度、沉降平衡等 熱場：熱泳、熱重量法等 磁場：磁泳、質(zhì)譜、磁力分離 輻射場：光泳 場是有選擇性的，它對不同的組分有不同的作用。與場對應(yīng)的是梯度概念。,分子和離子間的作用力,任何分離方法，都是依據(jù)分離組分在某些化學(xué)、物理性質(zhì)方面的差異，如溶解度、揮發(fā)性、電離度、吸附、移動速度、顆粒大小等特性。組分性質(zhì)有差別，即使是很小的差別，就有可能利用這些差別來進(jìn)行分離。 分子間或離子間的

11、相互作用是分離的分子學(xué)基礎(chǔ)，其大小又與它們的分子結(jié)構(gòu)，環(huán)境條件等有關(guān)。,1）靜電力-庫侖定律,由于靜電力與兩個電荷之間距離的平方成反比，而其它一些分子間作用力與距離的更高次方成反比，所以靜電力屬于長程力。,（2）永久偶極子與誘導(dǎo)偶極間的相互作用 （誘導(dǎo)力）-德拜公式 式中：i為i分子的極化率,（3）非選擇性作用力色散力 色散力與分子間的距離的六次方成反比。 摩爾色散力大體上與分子大小成正比，也與化合物的折光指數(shù)有關(guān)。,在分離科學(xué)中色散力非常有用，它不僅可以在分離過程中分子的作用力方向起重要作用，而且是解釋分離科學(xué)中許多規(guī)律的分子學(xué)基礎(chǔ)。,3）氫鍵作用力 強(qiáng)氫鍵：R-X-HY-R X的Y半徑小、

12、電負(fù)性大的F、O、N 弱氫鍵： C-HO,氫鍵是一種特殊作用力，鍵強(qiáng)度隨提供質(zhì)子體的酸度和接受體的監(jiān)督的增大而增大，有利于氫鍵的分子呈線性構(gòu)形。,堿度：胺類中性氫氧化物腈類不飽和碳?xì)浠锪蚧?酸度：強(qiáng)酸 CHH3 酚類醇類硫酚類,4)電子給予體-電子接受體間的作用力（電荷遷移，荷移配合物） 電荷遷移是一種特殊的相互作用，即兩個分子結(jié)合成一個荷移配合物，如-。這種力叫荷移力，實(shí)際上是一種電子轉(zhuǎn)移。,5）分子間引力的選擇性（集團(tuán)電荷力） 分子內(nèi)存在著一種集團(tuán)的電荷力,而這種力的作用又與分子結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型是否相適應(yīng)而起作用。,分離模式,每一種分離方式無非是以下四個過程的單獨(dú)、同時或依次進(jìn)行的過程：

13、 （1）化學(xué)轉(zhuǎn)換； （2）兩相中的分配； （3）相的物理分離； （4）外場作用下的遷移速率差異。,四、 分離方法的分類,1）現(xiàn)象學(xué)分類法（過程分類法） 平衡分離過程：利用相間平衡（相平衡和分布平衡） 速度差分離過程：利用外場作用 反應(yīng)分離：只對混合物中某些特定組分發(fā)生化學(xué)、生物反應(yīng)。通常可以對指定物質(zhì)進(jìn)行充分的分離。 高選擇性分離：如烷烴、烯烴在“AgCl”柱上的分離,2）場-流分類法,分離的實(shí)質(zhì)是溶質(zhì)在空間的遷移和再分布。Giddings認(rèn)為分離過程是由化學(xué)勢和流共同控制。 化學(xué)勢：連續(xù)c、不連續(xù)d、混合cd 流：靜止S、平行F(=)、垂直F(+),9種基本分離領(lǐng)域,各種分離方法的基本歸類,

14、五、表征分離效率的參數(shù), 回收率 富集倍數(shù) 分辨率 分離系數(shù) 分離效率 峰容量,1）回收因子（Recovery Factor）,在任何分離過程中，欲回收組分的回收率都是越大越好。 但是，確定回收率的大小要根據(jù)分離目的、分離組分的濃度含量和分離費(fèi)用等考慮。,被分離物質(zhì)A分離的完全程度：,2）富集因子富集倍數(shù) （Concentration Factor),當(dāng)基體只是部分移去時的分離操作，稱為濃縮或濃集，相應(yīng)的參數(shù)稱為濃集因數(shù)：,回收率和富集因數(shù)僅關(guān)心分離得到的被分離對象的“量”的大小，而無法表示被分離物的“質(zhì)”的高低。 因此，需要進(jìn)一步介紹二種溶質(zhì)的分離效率表示式。,3）分離因子（Separati

15、on Factor）,分離因子（分離系數(shù)）表示兩種組分分離的難易程度，顯然當(dāng)SB/A1時，兩者越易分離。,對分離因子SB/A大小的要求（這里也體現(xiàn)對產(chǎn)品純度要求），不僅與樣品中A、B的含量有關(guān)，而且與B對A測定的干擾程度有關(guān)。通常應(yīng)SB/A 10-4。, 藥物及食品： B 無害或有害，用量多少 結(jié)構(gòu)分析： 有機(jī)質(zhì)譜：本身具有一定的分離功能，純度要求不高 NMR : 較高純度？ 元素分析：高純度（可靠性大于結(jié)構(gòu)表征意義！） 光譜（IR、UV、FL、CD etc）：加和性，可能相差很大，尤其要少量高值雜質(zhì)的光譜干擾 定量分析：如有A為痕量分析物，B為嚴(yán)重干擾的大量物質(zhì)，帶出來的 B也許還會干擾A的

16、測定,*純度：指分離產(chǎn)物中雜質(zhì)的多少。 有時也用來對分離指標(biāo)的要求。,4）分離度（分辨率，Resolution）,5）理論塔板數(shù)與塔板高度,6）峰容量,六、分離中應(yīng)注意的若干問題, 分離過程中被分離物的空間位置 全局觀點(diǎn)，整體考慮，以求最好效果 外加試劑純度、環(huán)境、器皿的可能影響 在超痕量分析應(yīng)特別注意。 保證滿足要求，分離應(yīng)采用最少和簡便步驟完成 聯(lián)用分離技術(shù)解決更復(fù)雜的混合物分離,七、分離方法的選擇, 分離的必要性和要求；被分離物的物理化學(xué)性質(zhì)；目的；表征或檢測方法的特點(diǎn)。 各種可能的分離方法的比較：實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、及熟悉程度等（技術(shù)條件）。 分離費(fèi)用：制備分離要高回收率和低消耗（經(jīng)濟(jì)分析）。

17、,八、分離技術(shù)的發(fā)展趨勢, 利用方法間的共性，探討方法間的聯(lián)系和統(tǒng)一理論和數(shù)學(xué)模式的表達(dá) 將新技術(shù)、新材料引入分析技術(shù)中，發(fā)展新分離原理和方法 解決現(xiàn)代科技和生產(chǎn)過程中重大的分離和純化問題 利用現(xiàn)代分析手段，如波譜、電鏡、粒子束分析研究分離過程機(jī)理，探討分離過程動力學(xué)及其模型 計算機(jī)模擬分離過程和數(shù)學(xué)模型的建立 多種分離方法和技術(shù)聯(lián)用，研究最優(yōu)化分離條件 分離發(fā)現(xiàn)新的重要物質(zhì) 利用電、磁、光、熱等建立無污染的分離過程,2.3 分離過程機(jī)理, 分離的物理機(jī)理 分離的化學(xué)作用,一、分離的物理機(jī)理,1）傳質(zhì)過程 遷移：由流體內(nèi)部的壓力梯度或電場、磁場所產(chǎn)生的強(qiáng)迫擴(kuò)散。 對流：由溫度梯度引起的熱擴(kuò)散。

18、 擴(kuò)散：分子在不受任何外力作用下運(yùn)動的結(jié)果，即在整個系統(tǒng)內(nèi)達(dá)到并保持均一狀態(tài)。,（1）Fick第一定律,（2）Fick第二定律,2）相界面作用,分離從一相到另一相的突變在統(tǒng)計上只是一或二個分子厚的層面，在這個范圍內(nèi)起主要作用的是吸附和解吸。任何吸附和解吸現(xiàn)象的本質(zhì)，都是分子間相互作用的結(jié)果。,Cake!, 吸附（adsorption） 發(fā)生在界面上的分配過程。 吸收（absorptioin） 發(fā)生在相內(nèi)部的分配過程。 吸著（sorption） 上述兩者統(tǒng)稱。,3）溶解,溶解是沉淀、萃取的基礎(chǔ)。 溶解規(guī)則：分子極性相近者相溶；分子結(jié)構(gòu)相似者相溶。,二、分離的化學(xué)作用,分離機(jī)理的化學(xué)方面，其內(nèi)容是

19、非常豐富的，通常仍可用化學(xué)中的平衡理論和化學(xué)反應(yīng)理論解釋分離現(xiàn)象。 1. 酸堿作用 2氧化還原作用 3絡(luò)合作用 4新相的形成,酸堿化合物的形態(tài)及分布與pH有關(guān)。酸堿作用主要體現(xiàn)在萃取、離子交換、共沉淀等分離手段中。 如離子交換是典型的酸堿反應(yīng)。在離子交換分離中，就是利用待測組分與酸型或堿型樹脂作用，釋出相應(yīng)的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿可進(jìn)行滴定檢測的。,1）酸堿作用,電沉積、汞齊的形成，砷、銻、硒等氫化物的發(fā)生，都與氧化還原作用有密切關(guān)系。如氫化物釋出的選擇性很高，這是氧化還原平衡應(yīng)用的典型例子。在酸性強(qiáng)還原性介質(zhì)（如SnCl2、KI、Zn、HCl的混合物）中，As（，）、Sb（，）、Se（，）、Ge（）、S

20、2-等均能形成氣態(tài)氫化物，與其它成分很好地分離。,2）氧化還原作用,絡(luò)合作用在分離上的各個分支都有廣泛的影響。沉淀、萃取、層析和電化學(xué)分離等與絡(luò)合作用關(guān)系很密切。如離子交換中螯合樹脂的分析功能團(tuán)的螯合作用極為重要。又例如,讓含有鏈烷烴和鏈烯烴的混合物通過含有HgSO4/H2SO4溶液, 利用生成-絡(luò)合物吸收鏈烯烴, 與鏈烷烴進(jìn)行組分離。,3）絡(luò)合作用,4）新相的形成 新相的形成，即引入第二相有時是分離的關(guān)鍵。如沉淀、蒸發(fā)產(chǎn)生新的固相或氣相。,1.在你的經(jīng)歷中，你所進(jìn)行的分離工作有哪些？舉例說明。 2.為什么說“分離必須付出代價，分離過程必須做功”和“沒有性質(zhì)差異就不可能進(jìn)行分離”？,補(bǔ)充材料1

21、：分子間作用力和氫鍵,分子與分子之間還存在著一種較弱的相互作用，大約只有幾個到幾十個KJmol-1，比化學(xué)鍵小一、二個數(shù)量級，這種分子間的作用力稱為范德華爾力。它是決定物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理化學(xué)性質(zhì)的一個重要因素。 一、分子的極性 對于兩個相同原子組成的分子（如H2 、O2），由于電負(fù)性相同，兩原子間形成非極性共價鍵，即分子中的正負(fù)電荷重心重合，這種分子是非極性分子。,對于兩個不同原子組成分子（如HCl、CO），由于它們的電負(fù)性不相同，兩原子間形成極性鍵，即分子中的正負(fù)電荷重心不會重合，這種分子是極性分子。 對于由多個不同原子組成的分子（如CO2、CH4、CHCl3等），它們是否為極性分

22、子？不僅決定于元素的電負(fù)性（或是鍵的極性），而且決定于分子的空間構(gòu)型。例如：CO2中C=O都是極性鍵，但因?yàn)镃O2是直線型結(jié)構(gòu)，鍵的極性相互抵消，正負(fù)電荷重心重疊，所以，CO2是非極性分子。 分子極性的強(qiáng)弱，可以用偶極矩（）表示。分子偶極矩定義為：偶極長（極性分子正負(fù)電荷之重心間的距離d與偶極電荷q的乘積，即：=q d 因?yàn)橐粋€電子所帶電量為4.810-10靜電單位，而偶極長d相當(dāng)于原子間距離，其數(shù)量級為10-8 cm。通常把10-18厘米靜電單位作為偶極矩的單位，稱為“德拜”（Debye）用D表示。偶極矩是一個矢量，可以通過實(shí)驗(yàn)測得。偶極矩越大，分子極性越大，偶極矩0，它是非極性分子。下表列

23、出一些物質(zhì)的偶極矩（單位D）。,極性分子固有的偶極叫做永久偶極。而非極性分子在外電場的影響下可以變成具一定偶極的極性分子，極性分子也一樣在外電場的影響下其偶極增大。這種在外電場影響下所產(chǎn)生的偶極叫誘導(dǎo)偶極。誘導(dǎo)偶極的大小同外界電場的強(qiáng)度成正比。變形性大的分子，產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極也大。此外，非極性分子在沒有外電場的作用下，正負(fù)電荷重心也可能發(fā)生變化。這是因?yàn)榉肿觾?nèi)部的原子和電子都在不停地運(yùn)動著，不斷地改變它們的相對位置。在某一瞬間，分子的正負(fù)電荷重心發(fā)生不重合的現(xiàn)象，這時所產(chǎn)生的偶極叫做瞬間偶極。瞬間偶極的大小同分子的變形性有關(guān)，分子越大，越容易變形，瞬間偶極也越大。,二、范德華爾力（分子間作用力）

24、 十九世紀(jì)末范德華爾發(fā)現(xiàn)造成實(shí)際氣體偏離理想氣體方程的作用力是分子間的作用力，后人將它稱之為范德華爾力。它包括取向力、誘導(dǎo)力、色散力三個部分。 （1）取向力（定向力）。這是指極性分子與極性分子之間的作用力。當(dāng)極性分子兩極接近，同極相斥，異極相吸，一個分子帶負(fù)電的一端和另一個分子帶正電的一端接近，使分子按一定的方向排列。已取向的極性分子，由靜電引力而相互吸引，稱為取向力。,（2）誘導(dǎo)力。這是發(fā)生在極性分子和非極性分子之間以及極性分子與極性分子之間的作用力。非極性分子與極性分子相遇時，非極性分子受到極性分子偶極電場的影響，電子云變形，產(chǎn)生了誘導(dǎo)偶極。誘導(dǎo)偶極同極性分子的永久偶極間的作用力叫做誘導(dǎo)力

25、。同樣，極性分子與極性分子之間除了取向力外，由于極性分子的電場互相影響，每個分子也會發(fā)生變形，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，從而也產(chǎn)生誘導(dǎo)力。,（3）色散力。任何一個分子，由于電子的不斷運(yùn)動和原子核的不斷振動，都有可能在某一瞬間產(chǎn)生的電子與核的相對位移，造成正負(fù)電荷重心分離，從而產(chǎn)生瞬時偶極，這種瞬時偶極可能使它相鄰的另一個非極性分子產(chǎn)生瞬時誘導(dǎo)偶極，于是兩個偶極外在異極相鄰的狀態(tài)，從而產(chǎn)生會分子間的相互吸引力，這種由于分子不斷產(chǎn)生瞬時偶極而形成的作用力稱為色散力。,量子力學(xué)的計算表明，色散力與分子的變形性有關(guān)。變形性愈大，色散力愈大，色散力與分子間距離的七次方成反比，色散力還與相互作用分子的電離能有關(guān)。,可

26、以看出，分子間總是存在色散力的。在一般分子中，色散力往往是主要的，只有極性很大的分子，取向力才顯的重要。,三、離子的極化 在離子間除了靜電引力外，誘導(dǎo)力也起著相當(dāng)重要的作用，因?yàn)殛栯x子具有多余的正電荷，一般半徑較小，而且在外殼上缺少電子，它對相鄰的陰離子會起誘導(dǎo)作用，這種作用稱為離子的極化作用；而陰離子半徑一般較大，在外殼上有較多的電子，在被誘導(dǎo)過程中容易變形，并能產(chǎn)生暫時的誘導(dǎo)偶極，這種性質(zhì)通常稱為離子的變形性。陰離子產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極又會反過來誘導(dǎo)陽離子，陽離子也會變形，陽離子也會產(chǎn)生偶極，這樣使陽離子和陰離子之間發(fā)生額外的吸引力。這亦稱附加極化。當(dāng)兩個離子接近時，若有上述作用，甚至有可能使兩

27、個離子的電子云互相重疊起來，即有可能使兩個離子的結(jié)合成為共價鍵。,四、 氫鍵 氫鍵是一種存在于分子之間也存在分子內(nèi)部的作用力，它比化學(xué)鍵弱，又比范德華爾力強(qiáng)。 1、氫鍵的形成 在HF分子中，H和F原子以共價鍵結(jié)合，但因F原子的電負(fù)性大，電子云強(qiáng)烈偏向F原子一方，結(jié)果使H原子一端顯正電性。由于H原子半徑很小，又只有一個電子，當(dāng)電子強(qiáng)烈地偏向F原子后，H原子幾乎成為一個“裸露”的質(zhì)子，因此正電荷密度很高，可以和相鄰的HF分子中的F原子產(chǎn)生靜電吸引作用，形成氫鍵。,不僅同種分子間可形成氫鍵，不同種分子間也可以形成氫鍵，NH3和H2O間的氫鍵如下：,氫鍵通常用表示XHY，X和Y代表F、O、N等電負(fù)性大

28、，半徑較小的原子。 除了分子間的氫鍵外，某些物質(zhì)的分子也可以形成分子內(nèi)氫鍵如：鄰硝基苯酚、NaHCO3晶體等。,2、氫鍵的特點(diǎn) 形成氫鍵必須具備兩個基本條件，其一是分子中必須有一個與電負(fù)性很強(qiáng)的元素形成強(qiáng)極性鍵的氫原子。其二是分子中必須有帶孤電子對，電負(fù)性大，而且原子半徑小的元素。 （1）氫鍵具有方向性 Y原子與XY形成氫鍵時，盡可能使氫鍵的方向與XH鍵軸在同一條直線上，這樣可使X與Y的距離最遠(yuǎn)，兩原子電子云間的斥力最小，因此形成的氫鍵愈強(qiáng)，體系愈穩(wěn)定。 （2）氫鍵具有飽和性 每一個XH只能與一個Y原子形成氫鍵。這是因?yàn)闅湓拥陌霃奖萖和Y的原子半徑小很多，當(dāng)XH與一個Y原子形成氫鍵XHY之后，如有另一個極性分子Y原子接近時，則這個原子受到X、Y強(qiáng)烈排斥，其排斥力比受正電荷的H的吸引力大，故這個H原子未能形成第二個氫鍵。,3、氫鍵的鍵長和鍵能 氫鍵不同于化學(xué)鍵，其鍵能小，鍵長較長。X、Y電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)；氫鍵的鍵能還與Y的原子半徑有關(guān)，半徑越小，鍵能越大。如FHF為最強(qiáng)的氫鍵，O