Question

氢键是怎样形成的

Answer 1

氢原子与
电负性大的原子X以
共价键结合，若与电负性大、半径小的原子Y（O
F
N等）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。
分类：
1、同种分子之间
现以HF为例说明氢键的形成。在HF分子中，由于F的
电负性（4.0）很大，
共用电子对强烈偏向F
原子一边，而H原子核外只有一个电子，其
电子云向F原子偏移的结果，使得它几乎要呈
质子状态。这个半径很小、无内层电子的带部分正电荷的
氢原子，使附近另一个HF分子中含有负电子对并带
氢键部分负电荷的F原子有可能充分靠近它，从而产生
静电吸引作用。这个静电吸引作用力就是所谓氢键。即F-H...F。
2、不同种分子之间
不仅同种分子之间可以存在氢键，某些不同种分子之间也可能形成氢键。例如
NH3与H2O之间。所以这就导致了
氨气在水中的惊人溶解度：1体积水中可溶解700体积氨气。
3、分子内氢键
某些分子内，例如HNO
3、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键，还有一个苯环上连有两个
羟基，一个羟基中的氢与另一个羟基中的氧形成氢键。分子内氢键由于受环状结构的限制，X－H…Y往往不能在同一直线上。分子内氢键使物质熔沸点降低。分子内氢键必须具备形成氢键的
必要条件，还要具有特定的条件，如:形成平面环，环的大小以五或六原子环最稳定，形成的环中没有任何的扭曲。
4、双氢键与Π氢键
不同分子之间还可能形成双氢键效应，写为B-H…
H-A。比如H3N—
BH3，而双氢键很容易脱去H2，所以双氢键也被看成氢化物脱氢的中间体。另外在
大分子中往往还存在π—氢键，
大π键或离域π
键体系具有较大的电子云可以作为质子的受体，而形成π—氢键，也称芳香氢键，在稳定多肽和蛋白质中也起着重要作用。
特性：
氢键通常是物质在液态时形成的，但形成后有时也能继续存在于某些
晶态甚至气态物质之中。例如在
气态、液态和固态的HF中都有氢键存在。能够形成氢键的物质是很多的，如水、
水合物、
氨合物、无机酸和某些
有机化合物。氢键的存在，影响到物质的某些性质。
1、熔沸点
分子间有氢键的物质熔化或气化时，除了要克服纯粹的分子间力外，还必须提高温度，额外地供应一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔点、沸点比同系列氢化物的熔点、沸点高。
分子内生成氢键，熔、沸点常降低。因为物质的熔沸点与分子间作用力有关，如果分子内形成氢键，那么相应的分子间的作用力就会减少,
分子内氢键会使物质熔沸点降低.例如有分子内氢键的
邻硝基苯酚熔点（45℃）比有分子间氢键的间位熔点（96℃）和对位熔点（114℃）都低。
2、溶解度
在极性溶剂中，如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。HF和NH3在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。
3、粘度
分子间有氢键的液体，一般粘度较大。例如
甘油、磷酸、
浓硫酸等多
羟基化合物，由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为粘稠状液体。
4、密度
液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，例如液态HF，在通常条件下，除了正常简HF分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n。
nHF(HF)n
。其中n可以是2，3，4…这种由若干个简单分子联成复杂分子而又不会改变原物质
化学性质的现象，称为
分子缔合。分子缔合的结果会影响液体的密度。