U3.1 · 分子间作用力练习题 · Intermolecular Forces

沸腾是物理变化，$\ce{N2}$ 分子保持完整，只是彼此分开。要断开 N≡N 键需要 941 kJ/mol，远远超过液氮沸腾需要的能量。$\ce{N2}$ 是非极性分子，分子之间只有色散力，所以沸腾克服的是色散力。

沸点（CRC）：NH₃ −33.3 °C，PH₃ −87.8 °C，AsH₃ −62.5 °C。PH₃ 和 AsH₃ 之间只有色散力和较弱的偶极–偶极作用，AsH₃ 电子多，色散力更强，沸点更高。NH₃ 中 H 连在 N 上，分子之间有氢键，所以虽然电子最少，沸点却最高。

$\ce{CH4}$ 是对称的正四面体，偶极矩为 0，只有色散力。$\ce{CH3Cl}$ 把一个 H 换成了电负性大的 Cl，键的极性不能抵消，偶极矩 1.89 D，分子之间多了偶极–偶极作用。所有分子之间都有色散力；$\ce{CH3Cl}$ 的 H 连在 C 上，不能形成氢键；没有离子，也就没有离子–偶极作用。

同种分子之间形成氢键，需要 H 直接连在 N、O 或 F 上。甲酸 HCOOH 有 O–H，肼 $\ce{H2N-NH2}$ 有 N–H，过氧化氢 HO–OH 有 O–H，都能形成氢键。$\ce{CH3F}$ 和乙醛 $\ce{CH3CHO}$ 虽然含 F 或 O，但所有 H 都连在 C 上，分子之间没有氢键（乙醛可以和水分子形成氢键，那是另一回事）。

从 HCl 到 HI，分子的电子数增多，电子云更容易变形，色散力明显增强；偶极矩虽然变小，但偶极–偶极作用只占这些分子间作用力的一小部分。所以色散力决定了沸点的顺序。沸腾不断开 H–I 键（H–I 其实是三者中最弱的，299 kJ/mol），H 连在 I 上也不能形成氢键。