化学自习室移动版

一、知识精讲

氢键：像H₂O、NH₃、HF这样的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种作用使它们在较高的温度下才能汽化。

如：水分子中由于氧元素的电负性比氢的大得多，导致O－H键极性很强。共用电子对强烈地偏向于氧原子一端，结果氧原子带部分负电荷，而氢原子带部分正电荷，类似裸露的质子；当其它水分子与之充分靠近时，带正电荷的氢原子与另一水分子中含有孤对电子、带部分负电荷的氧原子产生相互吸引，这种作用称为分子间的氢键作用。

可见，氢键不是化学键，氢键是一种较强的分子之间的作用力。氢键比化学键弱，比普通分子间作用力强。

氢键通常可用－表示，如X－H－－－Y，其中X、Y可以是同种原子，也可以是不同原子。经典的氢键中的X、Y一般是电负性大、半径小的F、N、O等原子，这样的氢键较强。

氢键形成条件：通常与电负性较大的N、O、F等元素的原子形成极性共价键的氢原子与N、O、F等电负性大的元素的原子之间易形成氢键。

氢键的特点：具有饱和性和方向性。

氢键饱和性：氢键不同于范德华力，具有饱和性和方向性。由于氢原子特别小而原子X和Y比较大，所以X—H中的氢原子只能和一个Y原子结合形成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥，另外一个电负性大的原子Y就难以接近氢原子产生作用。

氢键方向性：由于X—H与原子Y的相互作用，一般X－H－－－Y在同方向时较强，同时原子y经常含有未共用电子对，氢键方向与y未共用电子对方向一致时，Y中集中分布的负电荷部分可更接近氢原子，形成稳定的氢键。

氢键对物质性质的影响：分子间形成的氢键一般会使物质的熔点、沸点升高。主要是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间氢键，消耗较多额外的能量；分子间形成的氢键对物质的溶解度有影响：若溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增加。如，NH₃极易溶于水，主要是氨分子与水分子之间形成了氢键。

二、典型例题

1、下列化合物中哪些存在氢键？分子内还是分子间氢键？

(1)C₆H₆

不存在氢键

(2)NH₃存在氢键；

分子间氢键

(3)C₂H₆不存在氢键

(4)邻羟基苯甲醛 

存在氢键；分子内氢键

(5)间硝基苯甲醛 

不存在氢键，醛基氢是C－H

(6)对硝基苯甲醛 

不存在氢键

(7)固体硼酸 

存在氢键；

分子间氢键

(8)间硝基苯甲酸 

存在氢键

(9)对硝基苯甲酸 

存在氢键

2、下列说法正确的是：

(1)沸点高低HF＞HCl＞HBr＞HI。

组成结构相似的物质，相对分子质量越大，沸点越高。从分子间力(范德华力)考虑，随卤离子离子半径依次增加，分子间色散力增加，沸点升高，因此沸点顺序HI ＞ HBr ＞ HCl，由于HF分子间有氢键，故HF的沸点最高。

(2)干冰升华克服的是分子间作用力。

干冰升华为物理变化，克服的是分子间作用力。

(3)HF稳定性很强，是因为分子间能形成氢键。

物质的稳定性(化学反应性)与化学键有关。

(4)冰水和水蒸气中都存在氢键。

水蒸气分子间的距离较远，分子间作用力较弱，不存在氢键。

3、解释下列实验事实：

(1)二甲醚(CH₃－O－CH₃)的沸点远低于其同分异构体乙醇(CH₃CH₂OH)。

(2)HF(s)的熔点比HI(s)的熔点低，但是HF(l)的沸点比HI(l)的沸点高。

解：

(1)乙醇分子间有氢键，因此，其分子间作用力远强于无分子间氢键的二甲醚，从液体变成气体的沸腾过程要在较高的温度下进行以克服乙醇分子间的氢键，故乙醇沸点高于二甲醚。

(2)尽管固体HF之间有大量氢键存在，但在熔化过程中多数氢键并不被破坏。熔化过程中要克服的是色散力、诱导力和取向力等分子之间作用力，这些力在大半径分子HI之间强于小分子的HF之间，故熔点是HF低于HI。在沸腾过程中，HF分子间的氢键大量破坏，所以其沸点高于无分子间氢键的HI。