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2011化工工程师考试：无机化学学习方案汇总

(二) 氢键

基本要求

1. 掌握氢键的形成与特点

2. 氢键对物质性质的影响

基本概念

分子间氢键;分子内氢键

基本要点

1. 氢键的形成与特点

(1) 氢键(hydrogen bond)的定义 当H原子与电负性很大、半径很小的X(F、O、N)原子以共价键结合成分子后，还能与另一个电负性很大、半径小且外层有孤对电子的Y(F、O、N)原子产生定向的吸引作用，形成X-H…Y结构，其中H原子与Y原子形成的第二个键(虚线表示)称为氢键。X、Y可以是同种元素的原子，如F-H…F，O-H…O，也可以是不同元素的原子，如N-H…O。

(2)形成氢键X-H…Y的条件是：①有一个与电负性很大的元素X相结合的H原子;②有一个电负性很大、半径较小并有孤对电子的Y原子。通常能符合上述条件的，主要是F、O和N。

(3)氢键的强弱 氢键的键能一般在42kJ·mol-1以下，与范德华力数量级相同。其强弱与X、Y原子的电负性及半径大小有关。X、Y原子的电负性越大，半径越小，形成的氢键越强。顺序如下：

F-H…F>O-H…O>O-H…N>N-H…N>O-H…C1>O-H…S

(4)氢键的特点 氢键与范德华力不同，氢键有饱和性和方向性。所谓饱和性是指H原子在形成一个共价键后，通常只能再形成一个氢键。所谓方向性是指在氢键中以H原子为中心的三个原子尽可能在一条直线上，即H原子要尽量和Y原子上孤对电子的方向一致，这样H原子和Y原子的轨道重叠程度较大，而且X原子与Y原子距离最远，斥力最小，形成的氢键愈强，体系愈稳定。

2. 氢键的类型

氢键可分为分子间氢键(intermolecular hydrogen bond)和分子内氢键(intramolecular hydrogen bond)两种类型。如H2O中的O-H…O键，HF中的F-H…F键，NH3-H2O中的N-H…N和N-H…O键等，前三种为相同分子间的氢键，后一种为不同分子间的氢键。 同一分子内形成的氢键称为分子内氢键。如在HNO3中存在着分子内氢键，其它如在苯酚的邻位上有-NO2，-CHO，-COOH等基团时也可形成分子内氢键。

3. .氢键对物质性质的影响

(1) 对熔点、沸点的影响：在同类化合物中，形成分子间氢键使其熔点、沸点升高。如果化合物形成分子内氢键，其熔点、沸点降低。

(2)对溶解度的影响：如果溶质和溶剂间形成分子间氢键，则溶解度增大。如果溶质分子形成分子内氢键，则在极性溶剂中的溶解度减小，在非极性溶剂中溶解度增大。

(3)对密度和粘度溶的影响 质分子和溶剂分子形成分子间氢键，使溶液的密度和粘度增大。溶质形成分子内氢键，则不增加溶液的密度和粘度。

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