什么是氢键

什么是氢键？氢键对物质性质有什么影响？
一、氢键
氢键可分为分子间氢键与分子内氢键两大类。

一个分子的X—H键与另一个分子的Y相结合而成的氢键，称为分子间氢键。

例如，水、甲酸、乙酸等缔合体就是通过分子间氢键而形成的。

除了这种同类分子间的氢键外，不同分子间也可形成氢键。

根据红外光谱的研究结果，表明分子间氢键一般是成直线型（其理由见前面氢键的方向性的论述）[医.学教.育网搜.集整.理]。

由于这样，水结成冰其晶体为四面体构型。

即每一个水分子，位于四面体中心，在它周围有四个水分子，分别以氢键和它相连。

在某些分子里，如邻位硝基苯酚中的羟基O—H也可与硝基的氧原子生成氢键。

这种一个分子的X—H键与它内部的Y相结合而成的氢键称为分子内氢键。

红外吸收光谱表明，由于受环状结构中其他原子的键角限制，分子内氢键X—H…Y不能在同一直线上（一般键角约为150°左右）。

分子内氢键的形成会使分子钳环化。

二、氢键形成对物质性质的影响
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、熔点、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。

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，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。

5、氢键形成对物质性质的影响
分子间氢键使物质的熔点(m.p)、沸点(b.p)、溶解度(S)增加，分子内氢键对物质的影响则反之。

以HF 为例，F 的电负性相当大，电子对偏向F，而H 几乎成了质子，这种H 与其它分子中电负性相当大、r 小的原子相互接近时，产生一种特殊的分子间力——氢键. 表示为···· : F－H····F－H
两个条件：
(1)与电负性大且r 小的原子(F，O，N)相连的H ；
（2）在附近有电负性大，r 小的原子(F，O，N)。

2. 氢键的特点
1.饱和性和方向性
由于H 的体积小，1 个H 只能形成一个氢键.由于H 的两侧电负性极大的原子的负电排斥，使两个原子在H 两[医.学教.育网搜.集整.理]侧呈直线排列。

除非其它外力有较大影响时，才可能改变方向。

2.氢键的强度
介于化学键和分子间作用力之间，和电负性有关。

--- F－H ···· F O — H ···· O N－H····N
E/kJ·mol-1 28.0 18.8 5.4
3. 氢键对于化合物性质的影响
分子间存在氢键时，大大地影响了分子间的结合力，故物质的熔点、沸点将升高。

CH3CH2-OH 存在分子间氢键，而分子量相同的H3C-O-CH3 无氢键，故前者的b.p. 高。

HF、HCl、HBr、HI ，从范德华力考虑，半径依次增大，色散力增加，b.p. 高，故 b. P. 为HI > HBr > HCl，但由于HF 分子间有氢键，故HF 的b.p. 在这里最高，破坏了从左到右b.p. 升高的规律. H2O，NH3 由于氢键的存在，在同族氢化物中b.p. 亦是最高.
H2O 和HF 的分子间氢键很强，以致于分子发生缔合，以(H2O)2、(H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在，而(H2O)2 排列最紧密，4℃时，(H2O)2 比例最大，故4℃时水的密度最大. 可以形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成. 故有分子内氢键的化合物的沸点、熔点不是很高。