氢 键 中 的 若 干 问 题
1. 为什么HF分子间氢键比H2O分子间氢键强,而HF的沸点却比H2O的低?
沸点不仅与氢键能量大小有关,还与数目有关。就单个氢键来说,HF>H2O>NH3。但是,水的沸点却比氟化氢的高。这是因为一个水分子可以形成两个氢键,而每个氟化氢分子只能形成一个氢键,因而要使氢键xx断裂成为气体分子所需要的总能量就比使HF分子间氢键断裂所需的要多,再加上液态氟化氢气化时氢键还有不xx断裂的因素,所以水气化时所需要能量要多,因而温度要高。
问题3:究竟氢键是属于分子间作用力呢?还是化学键呢?
答:氢键的作用力强度与分子间力的强度是同一个数量级,比共价键的强度小得多。一些物质在熔化、气化的物理变化过程中,氢键受到破坏。因此,氢键应归入分子间作用力来讨论。
但是,氢键的成键方式与分子间力差别很大,与共价键的成键方式却比较类似。所以,在大学结构化学中为讨论的方便把它和化学键一起讨论。在中学化学中,论述化学键主要指金属键,离子键,共价键(包括配位键)。把氢键归入分子间作用力范畴。氢键具有饱和性和方向性。但不能因此认为它是是化学键。
问题4.氢键的分类及氢键对物质熔沸点的影响:
(1)分子间氢键
(2)分子内氢键
分子间氢键使物质熔沸点升高
分子内氢键使物质熔沸点降低
【能解释吗?】:尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量相近的三种分子,但这三种物质的熔点和沸点相差比较大.尿素常温下是固体,熔点在200℃以上;醋酸的熔点为16.6℃,在温度低于16.6℃时即凝结成冰状的固体;常温下硝酸是一种具有挥发性的液体.-------试根据上述三种物质熔、沸点差异较大的事实,分析它们可能含有的氢键,画出示意图
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问题5、讨论水的特殊性: (1)水的熔沸点比较高?(2)为什么水结冰后体积膨胀?(3)为什么水在4℃时密度{zd0}?
在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在;在液态水中,经常是几个水分子通过氢键结合起来,形成(H20)n
(如图左);在固态水(冰图右)中,水分子大范围地以氢键互相联结,形成相当疏松的晶体,从而在结构中有许多空隙,造成体积膨胀,密度减小,因此冰能浮在水面上.
随温度升高,同时发生两种相反的过程:一是冰晶结构小集体受热不断崩溃,缔合分子减少;另一是水分子间距因热运动不断增大.0~4℃间,前者占优势, 4℃以上,后者占优势, 4℃时,两者互不相让,致水的密度{zd0}