CCl4(四氯化碳)也被称为四氯甲烷是一种致密、无色、易挥发、剧毒和不易燃的液体。它有一种特殊的气味，属于有机卤素化合物家族。它是由三个Cl-C-Cl键组成的非极性四面体分子，键角为109.5°。
CCl4是1839年由氯仿和氯反应制备的。在商业上，四氯化碳是由氯与甲烷或二硫化碳反应而制成的。CCl4的沸点为77°C，凝固点为-23°C。因为它的密度高于水，所以CCl4不溶于水。
在这篇文章中，我们将讨论在CCl4分子中普遍存在的分子间作用力。
CCl4中存在的分子间作用力是什么?CCl4只有伦敦色散力作为分子间力使分子聚集在一起。虽然C-Cl键是极性的，但在CCl4分子中没有诱发偶极-偶极矩。CCl4分子的几何结构是对称的，即;四面体中，偶极键由于它们相等和相反的强度而相互抵消。
C-Cl在表面前后的两个偶极键产生了一个大小相等、方向相反的力，相互抵消。CCl4分子中只存在伦敦色散力。
让我们深入研究CCl4的分子间作用力。
什么是分子间引力?
分子间的引力，也称为次级力，是一种促进分子间相互作用的力。
这些力作用于原子或其他粒子之间，如分子中的离子。分子间力比分子内力弱。分子内力是将分子结合在一起的力，例如共价键。
CCl4分子的分子间作用力
正如我们之前讨论的，偶极键在CCl4分子中被抵消了。
因此，唯一普遍存在的分子间力是伦敦色散力，它是范德华力的亚单位。这些是最弱的力，对分子有暂时的影响。
当任意两个原子相互靠近，使得它们的电子占据特定的位置。这使得原子形成临时偶极子，并在分子内诱导伦敦色散力。
这些力也被称为波动偶极子诱导的偶极子引力。
在低温下，伦敦色散力导致非极性分子从气体凝结成液体，从液体冻结成固体。
电子在不断地运动，因此它们在原子核周围的分布是不均匀的。这会导致一个原子或整个分子建立一个临时偶极子。
当第二个原子或分子靠近这个被诱导的原子或分子时，就会产生静电力，使两个原子或分子之间产生吸引力。
影响伦敦色散力强度的因素
伦敦分散性力量的影响和持续时间决定了两个关键因素。具体如下:
分子的大小
伦敦色散力在极性和非极性分子中都存在。然而，这些力的强度与原子或分子的大小和重量成正比。
因此，较大和较重的原子或分子往往比较小的原子或分子具有更强的伦敦色散力。
这是因为，在大分子中，最外层的价电子比较小的价电子离原子核更远。它们结合松散，很容易被释放形成临时偶极子。
极化率
极化分子的伦敦色散力更强。极化分子是指电子在原子周围的分布很容易被扭曲的分子。
分子的形状
分子的形状和结构也影响伦敦色散力的强度。
例如，在室温下，新戊烷(C5H12)是气体，而正戊烷(C5H12)是液体。这是因为正戊烷分子内部存在的伦敦色散力比新戊烷分子的伦敦色散力强，尽管它们具有相同的分子量。
正戊烷的圆柱形结构允许它的原子相互接触形成临时偶极子。而新戊烷的球形形状限制了这一发展。
分子间引力的重要性
分子间的吸引力之所以突出，是因为它们影响分子的生物、物理和化学性质。
分子间的吸引力会影响分子的反应性、熔点、沸点、冰点和溶解度。
随着分子间作用力的增强，分离分子需要更多的能量。
因此，随着分子间引力的增加，我们可以看到分子沸点和熔点的增加。
具有强分子间吸引力的分子具有较低的蒸汽压、较高的表面张力和较高的粘度。
在CCl4中成键
在CCl4分子中，我们看到了4个共价键。有4个碳原子和1个氯原子。这些原子中的每一个都通过电子共享来完成它的八隅体。
此外，碳原子和氯原子之间的电负性相对较低，碳是2.5，而氯是3.0。
在四氯化碳分子中，由于杂化而成键。
杂化围绕着两个原子轨道的混合，从而形成一个新的杂化轨道。这个新形成的轨道将有不同的大小和形状，它的前身轨道。
碳是CCl4分子的中心原子。它的电子构型是1s2 2s2 2p2。
如你所见，有两个未配对的电子可用。一个2s轨道上的电子跃迁到2p轨道上，改变了碳的电子构型，变成1s2 2s1 2p3。
这个修饰帮助我们得到4个未成对电子。2s轨道和2p轨道结合形成4个sp3杂化轨道。
氯的电子构型是1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5。它需要一个原子达到稳定状态。有4个氯原子。
中心的碳原子与每个氯原子形成1 sigma键。我们得到4个sigma键，每个键都有sp3杂化。
CCl4是一个四面体分子。
CCl4是固体还是液体?
CCl4在室温下是液体。然而，它很容易蒸发并形成气体。
CCl4带有甜味气味，不易燃，少量溶于水。
CCl4是极性还是非极性?
净偶极矩的存在决定了分子的极性。
在CCl4分子中，我们只看到C-Cl键。碳的电负性为2.5，氯的电负性为3.0。因此，它们的电负性的差异是0.5，这是可以忽略不计的。
然而，C-Cl键仍然被认为是微极性的。四个碳-氯键偶极矩的矢量和是零。
因此，四氯化碳是非极性分子因为它是对称化合物。
CCl4和CH4，哪个分子间作用力更强?
CCl4分子中电子的总数是32个，而CH4分子中电子的总数是8个。
CCl4的沸点为76.72度，而甲烷的沸点为-161.6度。CCl4的沸点比甲烷高得多。
在室温下，CCl4是液体，而CH4是气体。这是因为CCl4分子中的分子间作用力比甲烷更强，因为存在更多的电子。
CCl4分子之间的伦敦色散力强于CH4分子之间的伦敦色散力。
沸点或冰点越高，说明该特定分子的分子间作用力越强。
CCl4的用途
CCl4用于制造气溶胶罐、制冷剂、油溶剂、橡胶蜡、清漆和树脂的大量推进剂。
也可用作干洗剂。
四氯化碳用于显示邮票水印，而不会对邮票造成任何损坏。
它也被用作生产熔岩灯的一个组成部分。
常见问题
分子间引力对物质沸点的影响是什么?
分子间的引力越强，就越难分离液体分子，使它们转化为蒸汽。因此，分子间作用力增加了物质的沸点。
分子间引力对物质熔点的影响是什么?
物质的熔点取决于克服分子间作用力和打破化学键所需的能量。
因此，分子间的吸引力增加了物质的熔点。
哪种吸引力更强:分子间的还是分子内的?
分子内的引力比分子间的引力强。这是因为同一分子的原子之间存在分子内力。它们把分子结构维系在一起。
然而，分子间力仅仅是发生在相互靠近的分子之间的吸引力。当失去亲密关系时，这种联系就会破裂。
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结论
四氯化碳(CCl4)是一种四面体非极性分子。碳氯偶极键相互抵消。因此，唯一观察到的分子间引力是伦敦色散力。
这些力是由于分子相互靠近，有足够的空间产生临时偶极子。
然而，伦敦色散力的影响取决于分子的大小和形状。
