我們在上一個單元提到 因為所有物質都可以液化 所以分子間必存在著作用力 也就是凡得瓦力 而有哪些因素會影響凡得瓦力的大小呢？ 將在這支影片中逐一說明！ 首先探討影響極性分子間的 偶極-偶極力大小的影響因素 藉由分析表格中的資料 同學們可以試著推論 偶極-偶極力的強弱與什麼因素有關嗎？ 因沸點越高代表分子間作用力越大 而偶極矩越大 代表分子極性越大 由圖中數據可以得知沸點 氰甲烷大於乙醛大於甲醚大於丙烷 且偶極矩 氰甲烷大於乙醛大於甲醚大於丙烷 所以從表格的資料可推知 在分子量相近的情況下 分子極性愈大 分子間作用力愈大 也就是偶極-偶極力愈大 所以偶極-偶極力的強弱與偶極矩大小 也就是分子的極性強弱有關 你答對了嗎？ 室溫下 非極性的鹵素分子有氣態的氟、氯 液態的溴和固態的碘 是什麼因素造成鹵素會以不同狀態存在呢？ 物質狀態與分子間作用力有關 分子間作用力愈小 物質狀態愈傾向以氣態存在 從表格的資料可以發現鹵素分子量 碘大於溴大於氯大於氟 再由狀態和沸點可以發現 分子間作用力 碘大於溴大於氯大於氯 所以可以歸納出當物質分子量越大時 分子間作用力越大 而非極性的鹵素分子間作用力 僅存在分散力 也就是說分散力越大 為什麼會產生分散力呢？ 分散力源自分子內瞬間電荷分布不均 分子量愈大 其電子數愈多 瞬間極化的現象愈明顯 愈易形成瞬間偶極 而產生較大的分子間作用力 所以非極性分子的分子量越大 分散力越大 物質的熔點和沸點就會越高 常溫下就會以液體 甚至是固體的狀態存在 我們知道了分子量是影響分散力大小的因素之一 利用這一點來想想隨著週期數愈大 鈍氣的沸點趨勢會是什麼樣子呢？ 電子數愈多 鈍氣瞬間極化的現象愈明顯 分散力愈強 所以沸點愈高 因此沸點呈現隨著分子量增加而上升的趨勢 空氣純化後再經高溫高壓會形成液態空氣 液態空氣主要成分為氮氣和氧氣 於分餾塔中利用沸點不同 可將兩者分離 請判斷在分餾過程中最先汽化的氣體為何？ 並請說明理由 如果為非極性分子且分子量相同 分散力是否就會相同呢？ 以戊烷的三種同分異構物為例 正戊烷　異戊烷和新戊烷三者的球棍模型 填充模型及沸點如表格所示 三者的分子量相同 卻有不同的沸點 顯示分散力大小並不相同 你可以推測看看 可能影響分散力大小的因素嗎？ 想像一下 如果有兩組體積相等的磁鐵 一組是平版型 一組是球型 兩兩相吸後 平板型的磁鐵因為每個點都緊密的靠在一起 所以難以分開 但是球形的磁鐵只有一個點直接接觸 所以很容易就分開了 正戊烷為表面積較大的鏈狀分子 分子互相靠近時 分子間的接觸面積較大 除了瞬間偶極形成後較易誘發鄰近的分子 形成誘發偶極產生分散力 分子間的距離近也會使分散力變大 因此分子間作用力較異戊烷、新戊烷大 沸點較高 相對的 新戊烷則因分子形狀為球形 所有原子排列後的表面積較小 球型分子與鄰近分子間的接觸效果較差 不易形成瞬間偶極-誘發偶極的作用力 分子間平均距離也較遠 所以分子間作用力更弱、沸點較低 從前一支影片到目前為止的說明可以知道 影響凡得瓦力大小的因素有 極性、分子量和分子形狀－接觸面積 但凡得瓦力又會造成哪些物質性質的不同呢？ 分子間的作用力直接影響物質的物理性質 包括：熔、沸點、溶解度和黏性 除了前面舉過不同物質沸點比較的例子外 我們亦可由直鏈烷類的沸點數值趨勢圖發現 隨碳數愈多，電子數和分子間接觸面積都變大 所以直鏈烷類分散力變大 熔點和沸點大致上愈高 已知分子量較大時 電子數會變多 分子可能會比較容易產生誘發偶極 而使分子間的作用力變大 請試著推論並比較 25度C、1大氣壓時 氧氣、氮氣、氦氣和氙氣對水溶解度的大小？ 你想到了嗎？ 在25度C、1大氣壓時 對水溶解度的大小 依序是 氙氣大於氧氣大於氮氣大於氦氣 因為已知分子量為 氙氣大於氧氣大於氮氣大於氦氣 而從前面所學 我們知道分子量愈大、電子數多 會愈易產生誘發偶極 與水的偶極-誘發偶極力越強 所以推論對水溶解度應該是 氙氣大於氧氣大於氮氣大於氦氣 分子間作用力也會影響黏度 以直鏈烷為例 分子量小的己烷是有機實驗常用的溶劑 分子量大的十七烷 因為分子間作用力大則是黏度較大的液體 試比較下列各組物質的沸點大小 並說明原因 第一組鄰二氯苯和間二氯苯 第二組苯和甲苯 第三組氫氣和氦氣 讓我們來總結一下這支影片的學習內容 主要影響凡得瓦力強弱的因素有 極性、分子量或原子量以及接觸面積 分子極性愈大 偶極-偶極力愈強 分子間作用力愈強 分子量愈大、接觸面積愈大 愈易形成瞬間偶極及誘發偶極 使分子間作用力增加 分子間作用力會影響 物質的狀態、熔點、沸點、溶解度和黏度等 透過這支影片可以發現分子量越大時 物質熔、沸點通常會越高 甲苯的分子量大於苯 所以甲苯的沸點大於苯 但是實驗結果卻發現甲苯的熔點小於苯 大家可以根據分子的形狀 試著推測可能的原因嗎？ 歡迎在影片下方處 寫下你的答案喔！