第四单元 分子间作用力 分子晶体
第二课时 氢键的形成
【学习目标】
1.理解氢键的本质,能分析氢键的强弱,认识氢键的重要性
【学习内容】
二、 氢键
思考:观察课本P51页图3-29,第ⅥA族元素的气态氢化物的沸点随相对分子质量的增大而升高,符合前面所学规律,但H2O的沸点却反常,这是什么原因呢?
(一)氢键的成因:
当氢原子与电负性大的原子X以共价键相结合时,由于H—X键具有强极性,这时H相对带上较强的正电荷,而X相对带上较强的负电荷。当氢原子以其唯一的一个电子与X成键后,就变成无内层电子、半径极小的核,其正电场强度很大,以至当另一HX分子的X原子以其孤对电子向H靠近时,非但很少受到电子之间的排斥,反而互相吸引,抵达一定平衡距离即形成氢键。
(二)氢键的相关知识
1.氢健的形成条件:半径小、吸引电子能力强的原子( N 、 O 、 F )与H核。
2.氢键的定义:半径小、吸引电子能力强的原子与H核之间的很强的作用叫氢键。通常我们可以把氢键看做一种比较强的分子间作用力。
3.氢键的表示方法:X—H···Y(X、Y可以相同,也可以不同)
4.氢键对物质的性质的影响:可以使物质的熔沸点 升高 ,还对物质的 溶解度
等也有影响。
如在极性溶剂中,如果溶质分子和溶剂分子间能形成氢键,就会促进分子间的结合,导致溶解度增大。例如:由于乙醇分子与水分子间能形成不同分子间的氢键,故乙醇与水能以任意比互溶。而乙醇的同分异构体二甲醚分子中不存在羟基,因而在二甲醚分子与水分子间不能形成氢键,二甲醚很难熔解于水。
5.影响氢键强弱的因素:与X—H···Y中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,形成的氢键就越强。常见的氢键的强弱顺序为:
F—H···F O—H···O O—H···N N—H···N O—H···Cl
5.说明:氢键与范德华力之间的区别
氢键与范德华力同属于分子间作用力;但两者的不同之处在于氢键具有饱和性与方向性。所谓饱和性是指H原子形成一个共价健后,通常只能再形成一个氢键。这是因为H原子比X、Y原子小得多,当形成X—H···Y后,第二个Y原子再靠近H原子时,将会受到已形成氢键的Y原子的电子云的强烈排斥。而氢键的方向性是指以H原子为中心的3个原子X—H···Y尽可能在一条直线上,这样X原子与Y原子间的距离较远,斥力较小,形成的氢键稳定。综上所述可将氢键看做是较强的、有方向性和饱和性的分子间作用力。
6.氢键可以在分子之间形成,也可在分子内部形成:如邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸。
【科学研究】
1.为何NH3、H2O、 HF的熔沸点比同主族相邻元素的氢化物的熔沸点高呢?
2.为何NH3极易溶于水?
3.解释水结冰时体积膨胀、密度减小的原因。
4.氢键在生命体分子中的作用?
5.从氢键的角度分析造成尿素、醋酸、硝酸三种相对分子质量相近的分子溶沸点相差较大的可能原因。
6.氢键、化学键与范德华力
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化学键 |
氢键 |
范德华力 |
概念 |
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范围 |
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能量 |
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性质影响 |
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[习题研究]
1.下列物质中不存在氢键的是( )
A.冰醋酸中醋酸分子之间
B.一水合氨分子中的氨分子与水分子之间
C.液态氟化氢中氟化氢分子之间
D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间
2.固体乙醇晶体中不存在的作用力是( )
A.极性键 B.非极性键 C.离子键 D.氢键
3.下列说法不正确的是( )
A.分子间作用力是分子间相互作用力的总称
B.范德华力与氢键可同时存在于分子之间
C.分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高外,对物质的溶解度.硬度等也有影响
D.氢键是一种特殊的化学键,它广泛地存在于自然界中
4.下列有关水的叙述中,可以用氢键的知识来解释的是( )
A.水比硫化氢气体稳定 B.水的熔沸点比硫化氢的高
C.氯化氢气体易溶于水 D