化学自习室移动版

与同族元素氢化物相比，H₂O和HF的熔沸点特别高，这是由于这些分子间存在着氢键的缘故。冰中O—H…O氢键的作用能为18.8 KJ•mol^－1，而(HF)_n中F—H…F氢键的作用能为28.1 KJ•mol^－1。就氢键强度而言，F—H…F大于O—H…O，那么又该如何解释H₂O的熔点、沸点(分别为0℃和100℃)比HF(分别为－83.1℃和19.5℃)高的事实呢？

H₂O的熔沸点比HF高的主要原因有：

(1)两者形成的氢键数目不同。在液态HF中，一个HF分子只能用头尾与另外两个HF分子形成两个氢键，折合每摩尔HF分子只分享到一摩尔氢键；而在H₂O中，每个H₂O分子中有可能形成四个氢键，每个氢原子分享到一个氢键，折合每摩尔H₂O中有两摩尔氢键。因此每摩尔H₂O形成氢键的总数比每摩尔液态HF来得多。

(2)熔化或沸腾时两者破坏氢键的程度不同。物质的熔化或沸腾并不意味着它一定要变成单个分子。液态HF沸腾并不需要破坏所有的氢键，而只需破坏其中的一部分。

红外及电子衍射等研究表明，气态HF是单体和环状六聚体(HF)₆的一种平衡混合物，在一定的温度和压力下链状二聚体(HF)₂也可能存在。与此不同，在固态水(冰)中，水分子大范围地以氢键互相联结成晶体，在液态水中多个水分子通过氢键结合在一起形成(H₂O)_n ，而在水蒸气中并不存在缔合分子，它是由单个H₂O分子所组成，所以水沸腾要破坏全部的氢键。也就是说，就单个氢键而言，键能F—H…F大于O—H…O，但就固态变成液态或液态变成气态所需消耗的能量来说，H₂O却大于HF，这就是H₂O的熔沸点比HF高的主要原因。