氢键的形成以及对物质性质的影响教学内容
氢键的形成以及对物质性质的影响
氢键的形成以及对物质性质的影响090901135 姚瑶摘要：本文主要论述了氢键的本质，形成，种类以及对物质性质的影响，阐述了氢键形成的条件以及分子中存在氢键物理和化学性质的变化。
关键词：氢键，形成条件，影响在高中化学课本必修2第二章中讲微粒之间的相互作用力涉及到氢键的内容，NH3，H2O，HF等分子之间存在一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫氢键。
氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一个原子间产生的分子间作用力。
原子半径较小，非金属性很强的原子X（N，O，F）与H原子形成强极性共价键，与另一个分子中半径较小，非金属性很强的原子Y（N，O，F）产生较强的静电吸引，形成氢键，通式X-H…Y-H（X,Y可同可不同，一般为N，O，F）。
氢键可以分为分子间氢键和分子内氢键。
根据氢键的形成条件，CHF3满足氢键形成条件，但CHF3能否形成分子间氢键？形成氢键必须满足俩个基本条件，第一：分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子，第二：另一分子中必须有带孤对电子对，电负性大，且原子半径小的元素（如F，O，N等），因为氢原子的特点是原子半径小，结构简单，核外只有一个电子，无内层电子，它与电负性大的元素形成共价键后，电子强烈电负性大的元素一边，使氢几乎成为赤裸的质子，呈现相当强的正电负性，因此它易与另一分子中电负性大的元素接近，并产生静电吸引作用，从而形成氢键。
但分析CHF3的结构，其中的H原子是不符合形成氢键条件的，因为H是和电负性不太大的C原子相连的。
在CHF3分子中，三个F原子和C相连，F原子电负性很大，是否会由于三个F对C的作用从而诱导H有了较大的正电性而能够形成氢键呢？我们知道，若分子间形成氢键，则同类型化合物的熔沸点将出现异常现象。
因为氢键的形成会使分子间有了较强的结合力，化合物的熔点和沸点会显著升高。
如某些氢化物的沸点递变顺序：NH3>PH3>AsH3>SbH3结构和组成相似的分子型物质，沸点随分子量增大而升高，但这里却出现意外，原因是HF，H2O，NH3分子间形成了氢键。
浅析氢键及其对物质性质的影响
表 3 甲苯与甘油的粘度比较 物质 甲苯 甘油 粘度 (毫泊 , 20 e ) 5. 903 10690
). 同理 ,
) 明显大于其间位
(8 . 3 @10 ) 、 对位 ( 2. 7 @ 10 ) 异构体及苯甲酸, 酸性最强. 这是由于邻位上的羟基可以与苯甲酸根生成分 子内氢键. 除此之外 , 分子内氢键的形成还导致有机分子构象的稳定性发生变化; 某些互变异构平衡中大量烯 - 1 醇式结构的存在也与此有关; 对红外吸收也有影响, 游离的 ) OH 约在 3 600+ 3 650 cm 处吸收 , 氢键缔合 后 , 由于电偶极距增大 , 伸缩频率 ( v)移至 3 200- 3 450 cm , 峰强而宽 . 分子内氢键的形成波数降得更低 , 谱带变宽强度不增. 一般情况下 , 形成分子内氢键的物质其吸收峰不受浓度影响 , 形成分子间氢键的物质其 - 1 吸收峰随浓度增大而变强. 如顺 ) 1 , 2环戊二醇的四氯化碳稀溶液, 在 3 455 c m 处出现缔合 ) OH 伸缩峰, 此 峰在溶液高度稀释时也不消失, 可以断定分子内氢键的存在. 这是区别分子内氢键和分子间氢键较好的方法.
- 1 [ 3]
T he Ana lysis of E ffects of In ter - and Intra - m olecu la r H ydrogen Bond on the N atur e of th eM a ter ia l
LIU Yan- ling , Z HANG Zhen- bao (TheD epartm en t o f Che m istry, Lvliang Colle ge , Lishi Shanxi 033000 , China ) Abstr act: H ydrogen- bond is a k in d ofweak in teraction betw een in tramolecu la r or inter m olecu lar . This paper dea ls w ith the nature and types of hydrogen bond and the in fluences of hydrogen bonds on properties of co mpounds. In particular , th is paper illustrates th e different influ ence of Inter- and Intra- molecu lar hydrogen bond on the prop2 ert ies of the m ateria. l K ey w ord s : in fluence ; property ; hydrogen- bond 38
范德华力和氢键及其对物质性质的影响 PPT课件
H2O: O—H…O
NH3:
N—H…N
NH3和H2O： O—H…N
3.氢键的特点 (1).饱和性和方向性
a.由于 H 的体积小，1 个 H 只能形成一个氢键；
b.由于 H 的两侧电负性极大的两原子的负电排斥， 使(A — H ···B —)中A和B两个原子一般在H原子 两侧且呈直线排列。除非其它外力有较大影响时， 才改变方向。
Waals，1837~1923年)。荷兰科学家， 1910年获得诺贝尔物理奖。1837年6 月1日，生于莱顿。1873年，他获得 莱顿大学的博士学位，在论文中他 首次证明了分子体积以及分子间作 用力的存在。这种把分子聚集在一 起的作用力，叫做分子间作用力即
范德华力。
一、范德华力
1.使分子聚集在一起的作用力，其实质是电性引力。
范德华力和氢键及其对物 质性质的影响
夯实基础：
范德
华力 一、范德华力
和氢
键及
其对
物质
性质 的
二、氢键
影响
思考与交流
1、降温加压气体为什么会液化？ 2、降温时液体为什么会凝固？
—— 分子间存在一种使其聚集在一起的 作用力！
这种把分子聚集在一起的作用力，叫做 分子间作用力也称为范德华力。
资 料
范德瓦尔斯(J．D．van der
有分子内氢键 沸点： 44 － 45 ℃
(2).溶解度
若溶质与溶剂之间能形成氢键，物质的溶解度 较大。例如：NH3极易溶于水。
(3).物质的硬度
若分子之间存在氢键，物质的硬度增大！
(4).物质的密度——使物质密度反常！
例如：水的固体(冰)密度小于液体！
Why：冰的密度小于水的密度？
2.2.3氢键与物质性质+2023-2024学年高二下学期化学鲁科版(2019)选择性必修2
知识小结
氢键使物质的熔沸点显著的升高2、氢键对物质性质影响3、氢键的类型
熔沸点显著的升高
密度改变
溶解度增大
分子间氢键
分子内氢键
分子内氢键使物质熔沸点降低。
分子间氢键使物质熔沸点升高
1、氢键是一种特殊的分子间作用力，具有一定的方向性和饱和性，通常用X-H...Y（X、Y原子通常为N、O、F），比范德华力强，但远远小于化学键。
探究一
化学键键能键能：反映了化学键的强弱，表示原子间重新组合时，旧化学键断裂或新化学键形成所需的能量大小
不影响物质的物理性质
水、氨气、氟化氢分子熔沸点的反常现象
科学数据显示
在水分子、氟化氢分子、氨气分子间均存在“缔合”现象，如下图所示
表1 水、氟化氢、氨气分子的沸点
氢键使物质的熔沸点显著的升高
氢键为一种特殊的分子间作用力
氢化物的沸点
氢键数目对物理性质有影响
试着画出下列物质中的氢键
由于分子间氢键空间位阻较大，一般认为只存在分子内氢键
由于分子内氢键空间距离较大，一般认为只存在分子间氢键
氢键的类型
分子内氢键
分子间氢键
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。
氢键的广泛存在
例子
氢键
(HF)n
F-H···F
氢键的形成
DNA双螺旋结构中的氢键
化学键＞氢键＞范德华力
分子内作用力
分子间作用力
观察分析，氢键与化学键、范德华力的强弱
氢键是一种较强的分子间作用力，比范德华力强，但远远小于化学键。
氢键与化学键、范德华力
问题2：为什么水结成冰后体积变大？根据热胀冷缩，冰的密度不应该比水大么？
氢键的形成及其对物质性质的影响
氢键的形成及其对物质性质的影响作者：张进来源：《新课程·教育学术》2010年第04期摘要:物质由原子、分子和离子等微观粒子组成,而使原子、分子和离子相互聚集在一起形成宏观物质的作用力有离子键、共价键、金属键和分子间作用力,除此之外还有一类特殊的分子间作用力——氢键。
由于氢键的存在,导致物质表现出很多特殊的性质,本文就简单介绍氢键的形成及其对物质性质的影响。
关键词:氢键电负性键长键能根据元素周期律:物质的性质随着元素核电荷数的递增而呈周期性变化,我们推测各主族元素所形成的同类型气态氢化物中,核电荷数最小的沸点应最低,然而第ⅤA、ⅥA、ⅦA三个主族的元素却并非如此:从表中可以看出,NH3、H2O和HF的熔沸点反常的高,这是为什么呢?原来与负电性极强的元素X(如F、O、N等)相结合的氢原子,会和另一分子中电负性极强的原子Y之间,产生以氢为引力而形成一类特殊的分子间作用力——氢键。
氢键的存在直接影响分子的结构,构象、性质与功能,因此研究氢键对认识物质具有特殊的意义。
一、氢键的形成及表示方法1.氢键的形成与电负性极强的元素X(如F、O、N等)相结合的氢原子,由于X的电负性很大,吸引电子能力很强,使氢原子变成一个几乎没有电子云的“裸露”的质子而带部分正电荷,它的半径特别小,电场强度很大,又无内层电子,可以允许另一个电负性大,半径小且有孤对电子的Y原子充分接近它,从而产生强烈的静电相互作用而形成氢键。
即形成氢键须符合以下两个条件:(1)分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子。
(2)分子中必须有带孤对电子,电负性大,原子半径小的元素(一般为F、O、N)。
能够形成氢键的物质是很广泛的,如水、醇、胺、羧酸、无机酸、水合物、氨合物、蛋白质、脂肪等。
氢键能存在于晶态、液态、甚至于气态之中。
2.氢键的表示方法氢键结合的情况如果写成通式,可用X-H…Y表示,X和Y可以相同,亦可不同。
二、氢键的特点氢键基本上还是属于静电吸引作用,它有以下特点:1.键长大氢键的键长一般较大,如:O-H之间的距离为99pm,O-H…O之间的距离为276pm,所以液态水中氢键键长为177pm;F-H…F之间的距离为255pm,F-H之间的距离为92pm,所以HF中氢键键长为163pm。
341范德华力氢键(教师版)-2022-2023学年高二化学讲义(苏教2019选择性必修2)
第四单元分子间作用力分子晶体第1课时范德华力氢键目标导航1．了解范德华力的实质及对物质的影响。
2．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。
知识精讲知识点01 范德华力1．分子间作用力(1)概念：将分子聚集在一起的作用力称为分子间作用力。
(2)存在：共价分子间都存在分子间作用力。
(3)特点：分子间作用力本质上是一种静电作用，比化学键弱得多。
(4)分类：范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。
2．范德华力(1)存在：范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体分子之间的一种作用力。
(2)特点：与共价键相比，范德华力较小，一般没有饱和性和方向性。
(3)影响因素：①分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀。
②组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。
(4)对物质性质的影响：主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。
①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
②溶质与溶剂分子间的范德华力越大，物质的溶解度越大。
【即学即练1】HCl、HBr、HI三种物质的热稳定性顺序是__________，熔、沸点高低顺序是_______________，请说明原因。
答案：HCl>HBr>HI HI>HBr>HCl因为键能HCl>HBr>HI，因此热稳定性顺序是HCl>HBr>HI；HCl、HBr、HI是结构相似的3种分子，相对分子质量越大，熔、沸点越高。
知识点02 氢键1．氢键的形成和表示H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键，通常用X—H…Y表示。
上述X、Y通常指N、O、F等。
2．氢键的特点(1)氢键可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部。
(2)氢键比化学键弱，比范德华力强。
(3)氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。
3．氢键对物质物理性质的影响(1)含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。
键的极性与分子的极性范德华力和氢键及其对物质性质的影响
(氢2)键范及德其中华对力存物主质要在性影质响氢的物影质键响的物的理是性质H,范2德O华分力越子大,物之质的间熔,、氮沸点族越元高。素氢化物中存在氢键的是 NH 分子之间。 ②若中心原子有孤电子对,则为极性分子;若无孤电子对,则为非极性分子。
卤间族。元素氢化3物中存在氢键的是HF分子之间,氧族元素氢化物中存在氢键的是H2O分子之间,氮族元素氢化物中存间普遍存在的作用力称为范德华力。范德华力约比化学键 的键能小1~2个数量级。 2.性质 (1)结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极 性越大,范德华力也越大。 (2)范德华力主要影响物质的物理性质,范德华力越大,物质的熔、 沸点越高。
一二三
Cl2、Br2、I2均为第ⅦA族元素的单质,它们的组成和化学性质相似, 你能解释常温下它们的状态分别为气体、液体、固体的原因吗?
作用 分子或原子 氢原子和电负性很大的原子
粒子 (稀有气体) 形成的分子之间
强度 比较
共价键>氢键>范德华力
共价键
原子间通过 共用电子对 所形成的相 互作用
原子
一
二
范德华力
氢键
共价键
影响 强度 的因 素
①随着分子 极性和相对 分子质量的 增大而增大 ②组成和结 构相似的物 质,相对分子 质量越大,分 子间作用力 越大
一二三
①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不等则为极性分子; (1)只含有非极性键的分子一定是非极性分子,如P4。
5.存在 (2)含极性键的分子,如果分子结构是空间对称的,则为非极性分子,否则为极性分子。
能理解范德华力、分子极性对物质性质的影响。
氢键的形成条件及对物质性质的影响
氢键的形成条件及对物质性质的影响
氢键的形成是指由氢的化学键引发的一种非常特殊的相互作用，它可以创建较
大的化学稳定性，并对物质性质有一定的影响。
氢键的形成条件首先是参与键合的分子具有电负性，如水分子中的氧原子比氢
原子具有较大的电负性，其次，分子之间的距离非常接近，有利于氢原子获得借电负性较大的氧原子的电子而形成键合。
氢键的形成会对物质性质有显著的影响，首先，氢键会使化合物溶解度下降，
对它形成的化合物，溶解度将比没有氢键时更低，其次，氢键也会降低分子带电荷差。
由此，当化合物中存在氢键时，湿润条件下物料的表面张力及粘度会显著增加，因此，在物质生产和操作中，有必要消除氢键的形成，以解决分子的表面性质变化的问题，例如在润滑油中加入抗拉张剂。
总之，氢键的形成条件及其对物质性质的影响都是涉及到行业生产中较为重要
的一个方面。
一旦理解这方面的原理，可以明确解决涉及到氢键的问题，使相关产品具备优质的使用性能和加工性能，从而获得优异的生产效果。
氢键
N+
H
O
分子间氢键为一个分子的 X－H 键与另一个分子的原子相结合而产生的氢键，如气态、 液态、固态的 HF 分子都存在着分子间氢键。分子间靠氢键结合称为缔合，由于分子间氢键 的存在，可使分子缔合成多聚体，如 nHF = (HF)n，式中 n = 2,3,4……，这种分子的缔合 并不引起化学性质的改变。有的缔合甚至可连接为链状、层状、架状结构。如 NaHCO3 分子 间氢键形成链状结构，而在冰分子中，H2O 分子通过氢键形成骨架结构。
的键能降低。另外．B 原子的未共用电子对和 A—H 的成键电子云公共化以后，A—H…B 体系
得到额外的键能。上述各种能量变化的代数和称为离位能。
3 诱导能和色散能
诱导能 永久偶极矩将诱导邻近分子，使其发生电荷位移，出现诱导偶极矩。永久偶极
矩和诱导偶饭矩之间存在吸引作用，此相互作用的能量称为诱导能。偶极矩为μ1 的分子 1
与极化率为 a2 的分子 2 之间的平均诱导能为
E诱＝
a2 μ12 (4π e0 )2
r
பைடு நூலகம்
6
式中 r 是分子质心间的距离； e0 是真空电容率，为 8.854188×10-12C2·J-1·m-1
色散能 非极性分子有瞬间的偶极矩。瞬间偶极矩将在邻近分子中诱导出偶极矩，瞬 间偶极矩和诱导偶极矩之间的相互作用力叫色散力。这种相互作用的能量叫色散能。伦敦 (London)推出两个分子之间色散能的近似表达式为：
1.氢键的发现与什么是氢键
按照元素周期规律可知，由于分子间力对物质熔点、沸点的影响，对于结构相似的同系 列物质的熔沸点一般随分子量的增大而升高。但是在氢化物中，NH3、H2O、HF 的熔点沸点比 相应同族的氢化物都高得多，如图:（左侧为熔点，右侧为沸点）
氢键对物质性质的影响
氢键对物质性质的影响氢键（Hydrogen Bond）是一种弱的相互作用力，是指氢原子与较负电的原子（如氧、氮）或较高电性的阳离子之间形成的键。
氢键对物质的性质产生了广泛的影响，包括物质的物理性质、化学性质和生物性质。
本文将通过对氢键的不同作用方式进行探讨，分析氢键对物质性质的影响。
首先，氢键可以影响物质的物理性质。
由于氢键的存在，分子间的吸引力增强，使得物质的沸点、熔点和溶解度增加。
例如，水分子之间形成的氢键使其沸点和熔点较高，这使得水在常温下处于液态，适合生物体内的化学反应进行。
另外，氢键还影响分子的密度和晶体的结构。
以冰为例，水分子通过氢键排列成规则的晶体结构，使得冰具有低密度和规则的六角晶格。
其次，氢键在化学反应中起到了重要的作用，并影响物质的化学性质。
氢键能够增强分子的稳定性，使得分子间形成稳定的结构。
例如，在酸碱中，氢键能够稳定酸分子和碱分子之间的结合，影响酸碱反应的速率和平衡。
氢键还可以影响化学反应的反应速率和方向。
以脱氧核糖核酸（DNA）为例，DNA链上的氢键可以稳定两个互补的碱基之间的结合，并在复制和转录过程中起到模板的作用。
最后，氢键对于生物体的结构和功能也产生了重要的影响。
在生物大分子中，特别是蛋白质和核酸中，氢键在维持分子结构的稳定性和功能中起到关键作用。
例如，在蛋白质的二级结构中，氢键在螺旋和折叠中起到了稳定结构的作用。
在DNA的双螺旋结构中，氢键保持了碱基对之间的稳定性，从而维持了DNA的信息传递功能。
此外，氢键还会对物质的电荷分配和分子间相互作用产生影响。
由于氢键的极性，使得氢原子具有正电荷，成为一个弱酸性质的阳离子。
这种电荷分配增加了分子间的静电作用力，从而影响分子间的相互作用。
另外，氢键可以通过给质子传递的方式影响溶液中物质的酸碱性质。
在水溶液中，氢键的传递可以使pH变化，从而影响溶液中的化学反应。
综上所述，氢键对物质的性质产生了广泛的影响。
它可以影响物质的物理性质，使得物质的沸点、熔点和溶解度变化；同时，氢键在化学反应中起到了重要的作用，影响反应速率和方向；此外，氢键在生物体的结构和功能中起到关键作用，维持分子的稳定性和功能。
高中化学第二章分子结构与性质3_2范德华力氢键及其对物质性质的影响课件新人教版选修3
解析：由题意知 A 是 H 元素，B 是 O 元素，C 是 Na 元素，D 是 S 元素，E 是 Cl 元素。(1)O2 中含 O===O 键，既有 σ 键又有 π 键； H2O 中 O 采取 sp3 杂化，有 2 个孤电子对。(2)H2O 与 H2S 结构相似， 但水分子间能形成氢键，故 H2O 的沸点高于 H2S。(3)Cl 原子的电子 排布式是 1s22s22p63s23p5 或[Ne]3s23p5。(4)两种物质均由 H、O、Na、 S 组成，由 Na 的存在想到可能是碱或者盐，但碱最多由三种元素组 成，所以只能是盐，而且只能是酸式盐——NaHSO4 和 NaHSO3。
10．下列事实与氢键有关的是( B ) A．水加热到很高的温度都难以分解 B．水结成冰体积膨胀，密度变小 C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4 熔点随相对分子质量增大而升 高 D．HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱
解析：形成氢键的条件是一方有“裸露”的氢原子，另一方 有半径较小且吸引电子能力较强的活泼非金属原子。A 表示水的 稳定性，C 与分子间作用力有关，D 与共价键的键能有关，只有 B 是由于形成氢键。
2．氢键的表示方法 氢键通常用 A—H…B— 表示，其中 A、B 为 N、O、F ， “—”表示 共价键 ，“…”表示形成的 氢键 。
3．氢键的类型 氢键可分为 分子间氢键 和 分子内氢键 两大类。 4．键能大小 氢键不属于化学键，是分子间一种较弱的作用力。氢键键能 较小，但氢键比 范德华力 强。 5．氢键对物质性质的影响 氢键主要影响物质的 物理性质 ，如熔点、沸点等，氢键的 存在会引起沸点的反常变化，如图：
9．下列说法错误的是( C ) A．卤素元素的非金属氢化物中 HF 的沸点最高，是由于 HF 分子间存在氢键 B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低 C．H2O 的沸点比 HF 的沸点高，是由于水中氢键的键能大 D．氨气极易溶于水与氨气分子和水分子间形成氢键有关
氢键对物质性质的影响
氢键作为化学键以及范德华力之外的一种作用力，是一种重要的次级键。
氢键虽然是一种弱键，但由于它的存在，物质的性质出现了反常现象。
本文论述了氢键的形成及特点，并从氢键的存在影响着物质熔点、沸点、溶解度、粘度、密度、酸性等的角度，采用理论联系实例的方法阐述了氢键的重要性，并强调了氢键的存在关乎生命的存在，提出了更进一步探究氢键的重要作用的建议。
氢键是一种特殊的分子间和分子内作用力]1[。
反映在分子结构上，当原子间距离小于或接近相应的离子半径、共价半径或金属半径之和时，认为原子间形成了化学键；当不同分子中的原子间距离接近范德华半径之和时，可以认为分子间有范德华能相互作用；当分子间距离位于化学键与范德华力范围之间时，可以认为原子间生成了次级键（Secondary bond）。
对于一系列化合物中的Hg—N键的研究发现，化合物中的Hg和N之间的距离是在从共价半径之和（约210pm）到范德华半径之和（约330pm）的区间内连续分布的。
说明次级键是普遍存在的，同时也说明化学键、次级键和范德华力三者间的界限是很难区分的。
而次级键中相当一部分是有氢键参与的。
氢键（Hydrogen bond）是次级键的一个典型，也是最早发现和研究的次级键]1[。
由氢键的形成及其特点，理论联系实例来研究氢键对物质熔点、粘度等的影响，可以更好的了解氢键行成对物质性质的影响，从而认识到氢键的重要作用。
1 氢键的形成和特点1.1 氢键的形成氨合物、无机酸和某些有机化合物，通常是物质在液态时形成氢键，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、水合物等。
1.1.1 分子内氢键的形成现以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分子中含有孤电子对并带部分负电荷的F原子有可能充分靠近它，从而产生静电吸引作用。
氢键的形成条件及对物质性质的影响
关键词 ： 氢键 ； 条件 ； 性质 ； 影响 中囤分类号 ：６ ３ ０ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ １— ４ １ ２ ０ １３— ｏ４—０ １０ ０９ 【０ ７ ０ ０ ８ ５
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ ２ ７— ３— ８ ０
作者简介 ： 张广宏（ ９５一） 男， １６ ， 宁夏 中宁人 ， 副教授 ．
ｙ ） Ｊｕ ｎｌｏ ｉ ｇ ｉ ｅａｃ ｅｒ ｎｉ ｒｃｉ Ｎａｕａ ｃｅ ｃ 、 ｏ ｒ ａ ｆＮｎ ｘａ Ｔ ｈ ｓ Ｕ ｖｅ ｔ （ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅ
自 宁 夏师 范 学 院学 报 （ 然
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２
Ｍａ ｕ Ｙｚ］ ｕ
氢键 的形成 条 件及 对 物质 性 质 的影 响
不形成氢键． 以氢键 的强弱与 、 的 电负性 和半径大小有密切关 系． 所 ｌ ，
维普资讯
第 ２ 卷第 ３ ８ 期
张广宏 ： 氢键的形成条件及对物质性质 的影响
８ ５
３ 氢键对物质性质的影响
３ １ 氢 键对 物质熔 、 ． 沸点 的影响
（） １ 对于结构相似的物质， 若分子间形成氢键 ， 则其熔、 沸点升高． 如碳族元素、 氮族元素、 氧族元 素、 卤族元素氢化物熔、 沸点 的比较 （ 见图 １． ）
Ｃ ３Ｏ Ｈ ＨＣ Ｏ Ｃ ３Ｈ Ｃ ２ Ｈ Ｈ Ｃ ２Ｈ Ｏ
分子 量
６ Ｏ ６ ０
氢键
有 有
沸 占（ ） ℃
ｌ７ ９ ｌ ． ９． ７４
Ｃ ３Ｏ Ｈ ＨＣ Ｃ ３ Ｃ ３Ｈ Ｃ Ｏ Ｈ Ｃ ２Ｈ
５ ８ ５ ８
无 无
５ ６ ４． ８８
当氢键 存在 于分 子 内部 ， 则减少 分子之 间氢键 的形 成 ， 使物 质 的熔 、 沸点 降低． 如分子 量相 同的邻
初中化学氢键教案
初中化学氢键教案
主题：氢键
一、教学目标
1. 了解氢键的定义及特点；
2. 掌握氢键的形成条件和影响因素；
3. 能够应用氢键的知识解释相关现象。
二、教学内容
1. 氢键的定义和特点；
2. 氢键的形成条件和影响因素；
3. 氢键在生活中的应用。
三、教学重点与难点
1. 氢键的形成条件和影响因素；
2. 氢键在生活中的应用。
四、教学过程
1. 概念导入
通过实验演示氢键的形成过程，引出氢键的定义和特点。
2. 氢键的形成条件和影响因素
讲解氢键形成的条件和影响因素，引导学生发现氢键在生活中的重要性。
3. 氢键在生活中的应用
通过案例分析，让学生认识到氢键在物质相互作用中的作用，并能够应用氢键的知识解释相关现象。
4. 总结与练习
对氢键的知识进行总结，并布置相关练习。
五、教学评价
通过学生的课堂表现和练习的检查，评价学生对氢键的理解和掌握情况。
六、课后作业
1. 完成相关练习；
2. 总结氢键的形成条件和影响因素。
氢键教案
第二章分子结构与性质第三节分子的性质（第3课时）水的变形记——探秘氢键【三维目标】1、知识技能：知道氢键的形成条件、概念、特点以及氢键对水的性质的影响。
2、过程与方法：通过研究水分子中氢键的形成过程及氢键强弱对比实验，让学生体会氢键的特点、区别范德华力和化学键。
3、情感态度与价值观：培养学生严谨的科学探究精神，让学生体会微粒间的相互作用对物质性质的影响。
重难点：氢键的形成以及氢键对物质性质的影响【重难点突破方法】1、让学生用水分子的模型模拟水分子中氢键的形成过程。
2、利用模型展示、问题分析掌握氢键对水的物理性质的影响。
【教学用具】水分子的球棍模型、分组实验相关物品【教学方法】模型演示、生生交流、师生交流、分组实验【教学过程】上课，同学们好！【引入】水是最宝贵的自然资源，也是一切生命活动的开始，没有水就没有生命。
你对水的了解多少呢？下面，我们用水做一个小实验：【演示实验】这是一枚一元硬币，我们往硬币上慢慢滴水，请你猜一猜这枚硬币上最多能滴多少滴水而不外溢？验证一下你的猜想吧。
一、二、三····哇，好紧张啊！一共滴了五十五滴，你猜对了吗？【提出问题】硬币上为什么滴那么多水而不溢出呢？这是因为水的表面张力的结果，水为什么有如此大的表面张力呢？这主要与水分子存在的一种神奇的作用力有关，那就是—氢键【师】什么是氢键？氢键又是如何形成的呢？试想一个空中的水蒸汽分子，氧原子和每个氢原子共用一对电子，形成两个共价键。
由于氧原子的电负性比氢原子大的多，所以，水分子中的共用电子对强烈偏向氧原子，使氢原子几乎成了“裸露”的质子。
水分子也像磁铁那样有了两极之分。
氧原子一端呈负电性，氢原子一端呈正电性。
现在想象温度降低，水从气态变为液态，水分子之间的距离缩短，当这些水分子相互靠近时，情况会怎样呢？一个水分子中呈正电性的H与相邻水分子中的呈负电性的O之间形成的这种特殊的作用力就叫做氢键。
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氢键的形成以及对物质性质的影响
氢键的形成以及对物质性质的影响
090901135 姚瑶
摘要：本文主要论述了氢键的本质，形成，种类以及对物质性质的影响，阐述了氢键形成的条件以及分子中存在氢键物理和化学性质的变化。
关键词：氢键，形成条件，影响
在高中化学课本必修2第二章中讲微粒之间的相互作用力涉及到氢键的内容，NH3，H2O，HF等分子之间存在一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫氢键。
氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一个原子间产生的分子间作用力。
原子半径较小，非金属性很强的原子X（N，O，F）与H原子形成强极性共价键，与另一个分子中半径较小，非金属性很强的原子Y（N，O，F）产生较强的静电吸引，形成氢键，通式X-H…Y-H（X,Y可同可不同，一般为N，O，F）。
氢键可以分为分子间氢键和分子内氢键。
根据氢键的形成条件，CHF3满足氢键形成条件，但CHF3能否形成分子间氢键？形成氢键必须满足俩个基本条件，第一：分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子，第二：另一分子中必须有带孤对电子对，电负性大，且原子半径小的元素（如F，O，N等），因为氢原子的特点是原子半径小，结构简单，核外只有一个电子，无内层电子，它与电负性大的元素形成共价键后，电子强烈电负性大的元素一边，使氢几乎成为赤裸的质子，呈现相当强的正电负性，因此它易与另一分子中电负性大的元素接近，并产生静电吸引作用，从而形成氢键。
但分析CHF3的结构，其中的H原子是不符合形成氢键条件的，因为H是和电负性不太大的C原子相连的。
在CHF3分子中，三个F原子和C相连，F原子电负性很大，是否会由于三个F对C的作用从而诱导H有了较大的正电性而能够形成氢键呢？我们知道，若分子间形成氢键，则同类型化合物的熔沸点将出现异常现象。
因为氢键的形成会使分子间有了较强的结合力，化合物的熔点和沸点会显著升高。
如某些氢化物的沸点递变顺序：NH3>PH3>AsH3>SbH3结构和组成相似的分子型物质，沸点随分子量增大而升高，但这里却出现意外，原因是HF，H2O，NH3分子间形成了氢键。
再考虑CHF3，若能形成分子间氢键，那么在CHX3的同类型化合物中也应出现沸点变化的异常现象，而通过实验数据却给出了否定答案
三卤甲烷 CHF3 CHCl3 CHBr3 CHI3
沸点 -82.2 61.7 149.5 218
CHF3的气化热为16.7KJ/mol属于一般极性分子的范德华力的作用能范围，也不显现分子间氢键的存在。
由此可知，无论从分子结构分析还是实验数据验证，都是不支持CHF3能形成分子间氢键的。
氨合物，无机酸和某些有机化合物，通常是物质在液态是形成氢键，但形成后有时也能继续存在于某些晶体甚至气态物质中。
但能形成氢键的物质中一定存在氢键吗？氢键的存在也与物质的状态有关，如液态和固态水中存在氢键，但气态水分子之间由于距离太远无法形成氢键。
氢键作为化学键以及范德华力之外的一种作用力，是一种重要的次级键。
氢键虽然是一种弱键，但由于它的存在，物质的性质出现了反常现象。
我们知道分子间氢键对物质的熔沸点有影响，分子间氢键的形成使物质的沸点和熔点升高，因为要使液体气化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。
所以，形成分子间氢键的化合物的沸点和熔点都比没有氢键的同类化合物为高。
分子内氢键的生成使物质的沸点和熔点降低，如邻位硝基苯酚的熔点为45 ℃，而间位和对位硝基苯酚的熔点分别是96 ℃和114 ℃。
这是由于间位和对位硝基苯酚中存在着分子间氢键，熔化时必须破坏其中的一部分氢键，所以它们熔点较高；但邻位硝基苯酚中已经构成内氢键，不能再构成分子间氢键了，所以熔点较低。
一体积的水可以溶解700体积的氨气，氢键的存在对氨气分子在水中的溶解度有极大影响。
在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，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。
如果溶质分子钳环化（即形成分子内氢键），则在极性溶剂里的溶解度减小。
列如，对硝基苯酚中O-H基，能同水的氧原子缔合成氢键，促使它在水中溶解，因此溶解度大，在水蒸气不挥发。
但邻硝基苯酚的O-H基，通过氢原子能与其邻位上硝基的氧原子钳环化，即不能再同水的氢原子形成氢键，因此溶解度减小，而且易被水蒸气蒸馏出去。
另外液态分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，列如液态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. n( 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而又不会改变物质化学性质的现象，称为分子缔合，分子缔合会影响液体的密度。
对酸性的影响。
如苯甲酸的电离常数为K，则在邻位、间位、对位上带有羟基时，电离常数依次为15.9 K、1.26K和0.44 K。
如左右两边邻位上各取代一羟基，则电离常数为800 K。
这是由于邻位上的羟基与苯甲酸根生成带氢键的稳定的阴离子，从而增加了羧基中氢原子的电离度。
氢键的存在可以影响物质的物理和化学性质。
另外由于氢键的静电作用和定向性质，在分子形成晶体堆积的过程有一定的作用。
尤其当体系中形成较多氢键时，通过氢键连接成网络结构和多维结构在晶体工程学中有重要意义。
参考文献
[1]张广宏，马文霞，万会军，氢键的类型和本质[J],化学教学，2007，（07）
[2]张广宏，氢键的形成条件及物质性质的影响[J]，宁夏师范学院学报，2007，（03）。