共价键是指两个或多个原子通过共享电子形成的化学键。这种键的本质是原子轨道重叠后,高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。非极性共价键发生在成键原子电负性相同时,电子云均匀分布在两个原子核间;而极性共价键则出现在电负性不同的原子间,电子云偏向电负性较大的原子一侧。
分子间作用力是指分子之间存在的吸引力,也被称为范德华力。这种力的大小由分子的极性、氢键以及相对分子质量等因素决定。分子间作用力大小的变化直接影响物质的物理性质,如熔点和沸点。
以CO2为例,虽然每个C=O键都是极性键,但由于分子结构的对称性,两个极性键相互抵消,使得整个分子不带电荷,表现出非极性特性。相比之下,H2O分子中的两个O—H键不具有这种对称性,因此H2O分子是极性的。
极性分子通常具有较高的熔点和沸点,这是因为分子间作用力较强。然而,如果分子中含有氢键,即使相对分子质量较小,其熔点和沸点也可能异常升高,这是因为氢键的存在显著增加了分子间作用力。
分子间作用力的大小直接决定了物质的物理性质。例如,组成和结构相似的物质,如果相对分子质量较大,那么分子间作用力也会较大,这会导致物质在熔化和气化过程中需要更多的能量,从而表现出较高的熔点和沸点。