Question

氟化氢为什么不能有3个氢键？它不是有三个孤电子对吗？

Answer 1

HF 有三个孤电子对。 H-F 还是被认为是“半”共价键。它的PKa是 3.2， 不高也不低。之所以只有一个氢键，大概还是和能量有关。HF 电子interaction很弱 因为F 的电负性很高，不能像氧一样有四个。如同已经有人讲的一样，谈到了位阻与斥力，氧可以克服这些作用力而存在四个就因为它的氢键很牢，F 就不行。当HF（只有一个氢键） 成有规则的链状时，从热动力学角度上来看，更加稳定。这和HF 的沸点比水低的现象是符合的【1】。HF 应该存在有三个氢键的时候，但如同电子云一样，是个概率问题。不过，在已知的温度下，可以通过boltzmann distribution计算出来的。一个氢键概率最高，两个其次，三个最少。两个氢键和三个氢键和一个氢键数量的差距很有可能是指数级的。

然而，根据wikipeida, HF 氢键能量比HO 氢键大【2】

这就与电负性说法产生矛盾了

zero point dissociation energies for HF is ~1038 wavenumber【3】

【4】

从一些记录上来看，在温度都是0 K 时，O 的氢键比F 的要更稳定，这与wikipeida不符。

个人认为Wiki有误或记录的数据不是0K 的。

个人认为这个问题还是跟能量和作用力有关。F-F 作用力太大而最终使得HF 只能存在一根不强得氢键，而氢键不强是由于F 原子自身性质包括电负性大和原子比较小。这些原因所对应得现象或可由HF 沸点比水低而推知

reference:

1,网页链接

2,网页链接

3,J. Chem. Phys. 84, 590 (1986)

4,网页链接

Answer 2

其实氟虽然有3对裸露的电子对，但是氟化氢的分子构型是直线的，一边是氟一边是氢，而氢键的能量是不大的，当他们形成一对氢键时，就是F—H---F—H这样的构型，2个F原子之间是相互排斥的，要是距离太近会不能组成氢键，这时加入任意的氢键都会使之德距离变短，使氢键断裂，即由于F原子本身的半径过小，形成氢键时2F距离的问题使它只能形成一个氢键
所以平均起来，每个氟化氢能形成1个氢键

Answer 3

氢键是当氢原子与N 、O、F三原子之一形成共价键时，再与另一N、O、F中之一所形成的键叫氢键。 因为氢原子只有一个轨道，所以只能形成一个氢键。氟原子虽然有三个孤对电子，但是当它形成一个氢键以后，氟原子周围的电子云密度一明显下降，所以也不易再与其它氢原子形成氢键 ，因此氟原子也只能形成一个氢键。

Answer 4

不是简单拼凑，就得到的。
要考虑空间作用。
另外就是削弱，加一个氢键就会使氟原子核周围电子密度降低，一方面对氢原子核的吸引力降低，一方面氟原子核对氢原子核的排斥力增强。
因此不是有多少孤对电子对就能形成多少个氢键。
氢键形成的本质是有很高的电子密度对氢原子核产生较强的吸引力。
至于说氢键是否是所有孤对电子对作用的结果，这个本人没有深入了解过。

Answer 5

氢键是氢化物中，氢化合物分子中有电负性较高而且原子体积较小的原子时，它可以吸引另个分子中的氢原子形成类似化学键的氢键。但没有化学键牢固，极易被破坏。易形成氢键的原子只有H,N,O这几个元素。

追答

上文中H应为F元素。