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1、( Intermolecular Forces ) 之物质结构（3） 分子间作用力 Dr. Xiaogai Yang Department of Chemical Biology School of Pharmaceutical Sciences Peking University Email: 锭 蘑 暇 灾 毕 缠 抱 巍 耕 蹬 杉 适 惹 所 竣 业 谰 邢 亩 撬 覆 铆 族 狱 竣 唬 叙 瞅 捆 颗 甥 贰 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n How Drug works - A majority of pha
2、rmacologic responses are mediated through receptors -Weak Interactions Are Crucial to Macromolecular Structure and Function 蜘 些 践 厄 峭 趟 胁 坚 集 仪 另 茵 瞄 幼 警 杠 阳 肄 飞 咸 蘸 愚 晋 礼 涵 匀 衡 蒋 果 仍 藏 蒙 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n 云云腾致腾致雨雨 露露结为结为霜霜 葛 蛙 煎 踏 戈 悉 痞 殷 峰 垣 症 咬 态 俐 摧 扮 拼 岸 旗 禄 拧
3、状 誓 砒 敦 脏 侵 硬 总 圆 间 罩 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Intermolecular Forces States of Matter Kinetic energies of the particle Intermolecular Forces Temperature The boiling point and melting point increase with increasing The boiling point and melting point increase with increasin
4、g intermolecular forces.intermolecular forces. 墟 稗 幂 痛 憾 亨 举 滔 疽 殃 毁 琉 祟 掠 套 狞 替 异 尘 是 玻 痒 帖 感 竭 祸 岁 频 化 诌 洞 免 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Molecular polarityMolecular polarity Instantaneous dipole Permanent dipole Intermolecular forces are electrostatic forces. Intermolecular
5、 forces are electrostatic forces. The Origination of Intermolecular Forces 碳 周 析 坤 沂 坦 我 靛 塞 弗 悔 基 盾 镊 尽 跪 沫 盖 白 紊 焊 卜 臣 灵 胺 泊 咨 扩 注 芦 老 损 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Types of Intermolecular Forces Orientation Force Induction Force London Dispersion Force H-Bonding Ion-Dipole
6、 Forces Hydrophobic Interactions 绅 佩 夯 摸 苦 端 幸 琉 你 颇 田 空 根 乘 巡 懈 姿 漠 汞 酞 慕 僧 受 搀 仍 吟 理 混 曼 目 伐 冻 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Orientation Force Dipole Dipole Force Polar molecule Polar molecule 劲 渴 岿 微 毡 懊 取 仙 火 燥 囚 谩 赃 您 连 摔 眺 屹 躁 蔬 巷 严 新 脊 察 缄 邱 酵 拿 配 理 祈 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的
7、 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Induction Force Dipole Induced Dipole Force Polar molecule Polar molecule Polar molecule Nonpolar molecule 命 殊 当 难 犯 茬 炳 酚 竟 逸 绪 吗 瞧 秤 锅 裹 海 榜 疼 吊 浑 抢 凶 裂 贰 景 狰 爸 撵 村 除 缓 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n London Dispersion Force Induced Dipole Induc
8、ed Dipole Force Polar molecule Polar molecule Polar molecule Nonpolar molecule Nonpolar molecule Nonpolar molecule Polarizability Dispersion force tends to increase with increasing molecular mass 吟 驴 奔 让 咨 胰 饭 迂 拥 鸦 荐 巡 封 撕 势 酝 邓 昏 跺 丫 招 扎 烛 瘸 出 聋 隔 愈 埠 悼 壤 藤 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e
9、t i t i o n Summary Orientation Force Induction Force Dispersion Force Polar molecule Polar molecule Polar molecule Nonpolar molecule Nonpolar molecule Nonpolar molecule van der Waals Forces 韦 侣 避 寂 很 蛆 稗 懒 俏 岩 塘 洱 硷 刽 踊 猪 成 论 员 砸 河 历 柞 独 褐 秋 移 仪 游 背 渴 摸 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t
10、 i o n 分子偶极矩（实 ） /10-30Cm 取向力 /kJmol-1 诱导力 /kJmol-1 色散力 /kJmol-1 总分子 间作用 力 /kJmo l-1 沸点 /K HI1.400.0250.11325.8726.00 HBr2.670.690.50221.9423.11206.2 HCl3.603.311.0016.8321.14189.2 分子间作用能的分配 溉 渗 叠 汇 整 嫡 屋 垦 恒 纺 蚀 犬 奖 椎 叙 屏 郊 袁 锑 颈 榨 汉 府 倍 锰 抹 遁 并 形 屈 唉 萤 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t
11、 i o n ExerciseExercise B.P. increase with the M.W. increasing ExceptionException：HH 2 2 O, HF O, HF 和和NHNH 3 3 WHY WHY ? ? Except for van der Waals forces, there must be some other force 拍 绘 赚 蜡 疽 届 遵 缚 诚 风 蛀 焊 瓶 缩 且 藤 锌 雷 求 跟 没 青 浓 职 岔 躬 尔 勺 搐 遁 烈 起 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i
12、o n 氢键 (H-Bonding) X XH-H-Y Y N O F F N O 极性共价键 an unshared electron pair One of the smaller atoms - X 相同 - Y 相同 - X,Y均相同 皑 茫 拙 彦 迭 尽 江 炳 种 径 屁 崩 八 紧 钠 屑 木 藉 称 篷 盾 丙 啤 鼓 维 窝 搔 眺 悲 把 柞 瑰 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n -A hydrogen bond is an attractive interaction between an unsha
13、red electron pair on an electronegative O, N, and F and a positively polarized hydrogen atom bonded to another O, N, or F. 赚 肯 蟹 阁 娩 堑 托 阅 那 伍 才 残 葫 膨 殆 玖 左 萤 香 傅 揖 耪 墅 檀 啤 愁 藕 藏 掺 跪 汤 握 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n high boiling points low boiling points 分子间缔合，沸点升高，熔点升高 -可形成分子
14、间或分子内氢键 Inter- c=P/(RT)=0.366/(8.81x293)=1.50x10-4 mol/L n=cV=1.50x10-4x100x10-3=1.50x10-5 mol Molar mass=m/n=1.00/1.50x10-5=6.67x104 g/mol Tf=KfbB=Kfc=1.50x10-4x1.86=2.79x10-4 Hence this heme solution should freeze at 0.00 例: 1.00 g of heme is dissolved in water and diluted to 100 mL. At 20, the os
15、motic pressure is measured to be 0.366 kPa. Calculate the molar mass of heme. How about the freezing point of the solution? (Kf=1.86) 渔 誉 孩 垮 亲 潭 铣 救 腕 见 坦 斗 瑰 去 室 矣 被 奈 工 鸥 安 体 开 磕 叹 摇 艇 桔 栖 我 览 播 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Important terms Intermolecular forces Van der Waal
16、s forces Dipole-dipole forces London(dispersion) forces Hydrogen bonding Colligative properties Vapor-pressure-lowering Boiling-point elevation Freezing-point depression Osmosis Osmotic pressure Review 贪 芬 蓑 蜂 涧 找 潘 循 降 搅 黍 宵 蒸 再 孩 堰 催 岸 则 损 弹 梳 错 倡 羡 烦 板 筐 康 请 兆 辆 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o
17、m p e t i t i o n Atom Molecule Substances IMF Orientation Force Induction Force London Dispersion Force H-Bonding Ion-Dipole Forces Hydrophobic Interactions Solubility Colligative properties Increased Entropy Molecular polarization Summary of concepts 邑 玛 滦 回 貉 耸 韦 瞄 佯 虽 坯 袍 咙 夏 歼 憨 跨 毁 坠 哎 掣 朱 鸭 地
18、 蓖 转 与 柳 憋 就 迢 悔 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Summary of concepts 妻 橡 省 哇 弟 涵 撰 遗 闹 拣 蚤 削 殷 该 乔 鲤 磨 烛 踌 陕 堂 碍 帕 刃 兜 纬 孤 穗 因 祖 厦 变 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Skills 1. Identifying intermolecular forces 2. Determining the boiling points on the basis of i
19、ntermolecular forces 3. Calculating osmotic pressure, boiling-point elevation and freezing-point depression. 够 荔 邻 刮 耐 感 藩 噎 许 修 演 誓 话 厌 货 栽 塘 吗 莱 吮 库 视 聂 苫 臼 赚 坞 米 龋 群 卧 粉 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n Questions 习题 P193: 4,6,8,12,14 P168: 7,8,10,15 迎 驯 腐 胚 灌 炊 谋 煎 校 机 仰 渤 睹 镰 寝 忠 牙 起 宋 赘 芯 仟 富 蕴 佩 略 途 整 曹 梆 糖 池 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n THE END 惶 截 氛 俞 勘 垂 御 脸 抗 粹 语 茄 撂 嘘 率 雪 宵 肘 夏 次 禁 雌 洁 柑 蓖 哀 鸣 浪 翼 舵 酮 根 5 - 分 子 间 和 分 子 内 的 相 互 作 用 力 c o m p e t i t i o n