A. 什麼是氫鍵
氫鍵的形成
⑴ 同種分子之間
現以HF為例說明氫鍵的形成。在HF分子中,由於F的電負性(4.0)很大,共用電子對強烈偏向F原子一邊,而H原子核外只有一個電子,其電子雲向F原子偏移的結果,使得它幾乎要呈質子狀態。這個半徑很小、無內層電子的帶部分正電荷的氫原子,使附近另一個HF分子中含有孤電子對並帶部分負電荷的F原子有可能充分靠近它,從而產生靜電吸引作用。這個靜電吸引作用力就是所謂氫鍵。例如 HF與HF之間:
⑵ 不同種分子之間
不僅同種分子之間可以存在氫鍵,某些不同種分子之間也可能形成氫鍵。例如 NH3與H2O之間:
氫鍵形成的條件
⑴ 與電負性很大的原子A 形成強極性鍵的氫原子
⑵ 較小半徑、較大電負性、含孤電子對、帶有部分負電荷的原子B (F、O、N)
氫鍵的本質: 強極性鍵(A-H)上的氫核, 與電負性很大的、含孤電子對並帶有部分負電荷的原子B之間的靜電引力。}
⑶ 表示氫鍵結合的通式
氫鍵結合的情況如果寫成通式,可用X-H…Y①表示。式中X和Y代表F,O,N等電負性大而原子半徑較小的非金屬原子。
X和Y可以是兩種相同的元素,也可以是兩種不同的元素。
⑷ 對氫鍵的理解
氫鍵存在雖然很普遍,對它的研究也在逐步深入,但是人們對氫鍵的定義至今仍有兩種不同的理解。
第一種把X-H…Y整個結構叫氫鍵,因此氫鍵的鍵長就是指X與Y之間的距離,例如F-H…F的鍵長為255pm。
第二種把H…Y叫做氫鍵,這樣H…F之間的距離163pm才算是氫鍵的鍵長。這種差別,我們在選用氫鍵鍵長數據時要加以注意。
不過,對氫鍵鍵能的理解上是一致的,都是指把X-H…Y-H分解成為HX和HY所需的能量。
2.氫鍵的強度
氫鍵的牢固程度——鍵強度也可以用鍵能來表示。粗略而言,氫鍵鍵能是指每拆開單位物質的量的H…Y鍵所需的能量。氫鍵的鍵能一般在42kJ·mol-1以下,比共價鍵的鍵能小得多,而與分子間力更為接近些。例如, 水分子中共價鍵與氫鍵的鍵能是不同的。
而且,氫鍵的形成和破壞所需的活化能也小,加之其形成的空間條件較易出現,所以在物質不斷運動情況下,氫鍵可以不斷形成和斷裂。
3.分子內氫鍵
某些分子內,例如HNO3、鄰硝基苯酚分子可以形成分子內氫鍵。分子內氫鍵由於受環狀結構的限制,X-H…Y往往不能在同一直線上。如圖所示
4.氫鍵形成對物質性質的影響
氫鍵通常是物質在液態時形成的,但形成後有時也能繼續存在於某些晶態甚至氣態物質之中。例如在氣態、液態和固態的HF中都有氫鍵存在。能夠形成氫鍵的物質是很多的,如水、水合物、氨合物、無機酸和某些有機化合物。氫鍵的存在,影響到物質的某些性質。
(1)熔點、沸點
分子間有氫鍵的物質熔化或氣化時,除了要克服純粹的分子間力外,還必須提高溫度,額外地供應一份能量來破壞分子間的氫鍵,所以這些物質的熔點、沸點比同系列氫化物的熔點、沸點高。分子內生成氫鍵,熔、沸點常降低。例如有分子內氫鍵的鄰硝基苯酚熔點(45℃)比有分子間氫鍵的間位熔點(96℃)和對位熔點(114℃)都低。
(2)溶解度
在極性溶劑中,如果溶質分子與溶劑分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大。HF和HN3在水中的溶解度比較大,就是這個緣故。
(3)粘度
分子間有氫鍵的液體,一般粘度較大。例如甘油、磷酸、濃硫酸等多羥基化合物,由於分子間可形成眾多的氫鍵,這些物質通常為粘稠狀液體。
(4)密度
液體分子間若形成氫鍵,有可能發生締合現象,例如液態HF,在通常條件下,除了正常簡單的HF分子外,還有通過氫鍵聯系在一起的復雜分子(HF)n。 nHF(HF)n
其中n可以是2,3,4…。這種由若干個簡單分子聯成復雜分子而又不會改變原物質化學性質的現象,稱為分子締合。分子締合的結果會影響液體的密度。
H2O分子之間也有締合現象。 nH2O(H2O)n
常溫下液態水中除了簡單H2O分子外,還有(H2O)2,(H2O)3,…,(H2O)n等締合分子存在。降低溫度,有利於水分子的締合。溫度降至0℃時,全部水分子結成巨大的締合物——冰。
氫鍵形成對物質性質的影響
分子間氫鍵使物質的熔點(m.p)、沸點(b.p)、溶解度(S)增加; 分子內氫鍵對物質的影響則反之。
B. 化學鍵是什麼氫鍵屬於化學鍵嗎
物質是由分子、原子或離子組成的。其原子、離子之間的相互作用(即鏈接)稱為化學鍵,也就是發生化學變化形成新物質時,要打破舊鍵(原來的連接),生成新鍵(新的連接)。
化學鍵包括:離子鍵、共價鍵、金屬鍵。
而氫鍵不形成新物質,不應稱為化學鍵。由於氫鍵作用力是分子間力,遠小於化學鍵力,這是稱其為弱化學鍵力的理由,但不夠准確!
C. 氫鍵屬於配位鍵嗎
氫鍵屬於分子間作用力,而配位鍵屬於化學鍵,氫鍵不是化學鍵。
D. 氫鍵是屬於什麼鍵,共價鍵分子間作用了,分子內氫鍵又屬於什麼鍵請一一回答
氫鍵不屬於化學鍵,是存在於某些特殊的分子之間較強的分子間作用力,比化學鍵弱得多,比分子間作用力稍強
E. 氫鍵的定義
氫原子與電負性大的原子X以共價鍵結合,若與電負性大、半徑小的原子Y(O、F、N等)接近,在X與Y之間以氫為媒介,生成X-H…Y形式的一種特殊的分子間或分子內相互作用,稱為氫鍵。
鍵能
氫鍵的結合能是2—8千卡(Kcal)。氫鍵是一種比分子間作用力(范德華力)稍強,比共價鍵和離子鍵弱很多的相互作用。其穩定性弱於共價鍵和離子鍵。
氫鍵鍵能大多在25-40kJ/mol之間。一般認為鍵能<25kJ/mol的氫鍵屬於較弱氫鍵,鍵能在25-40kJ/mol的屬於中等強度氫鍵,而鍵能>40kJ/mol的氫鍵則是較強氫鍵。曾經有一度認為最強的氫鍵是[HF2]中的FH…F鍵,計算出的鍵能大約為169kJ/mol。而事實上,用相同方法計算甲酸和氟離子間的[HCO2H…F]氫鍵鍵能,結果要比HF2的高出大約30kJ/mol。
F. 氫鍵,離子鍵,共價鍵分別是什麼
氫鍵,離子鍵,共價鍵都是人們為了區別微粒間的不同作用而起的名字.離子鍵和共價鍵屬於化學鍵,作用較強,微粒間全由化學鍵形成的物質的熔沸點較高.活潑金屬和活潑非金屬容易形成離子鍵,如第IA,IIA族和第VIA,VIIA族元素一般形成離子鍵,銨鹽中銨根離子於酸根離子間也是離子鍵.非金屬元素間一般形成共價鍵,如HCl,SiO2等.HCl分子內是共價鍵,分子間是分子間作用力,所以熔沸點低.SiO2全部由共價鍵組成,屬於原子晶體,熔沸點很高.
氫鍵不屬於化學鍵,因為它比化學鍵弱得多,水是含氫鍵的典型物質,它的熔點比NaCl(離子鍵)和SiO2(共價鍵)低得多.氫鍵屬於分子間作用力,比一般的分子間作用力要強.它的形成條件是:氫元素和非金屬性較強的元素形成的作用,典型的含氫鍵的物質有水,HF,NH3.它們分別比同主族的其他元素的氫化物的熔沸點要高.
G. 氫鍵的定義是什麼它屬不屬於化學鍵
氫鍵的定義:一個已經與電負性很強的原子相結合的氫原子,在遇到另一個電負性很強的原子時,在這個氫原子與另一個電負性很強的原子之間,會形成一種微弱的靜電引力,這種靜電引力叫做氫鍵。
由於這種靜電引力不夠強烈,「鍵能」達不到化學鍵的數量級,所以人們將它歸為一種特殊的分子間作用力,這樣是合理的,因為分子間作用力的實質也屬於靜電引力。
「電負性很強的原子」主要是指氮(N)、氧(O)、氟(F)三種原子,電負性是指原子核及內層電子,對外層電子以及共用電子對的吸引力的強弱,電負性的數值大小可以反映出一種元素的非金屬性/金屬性的強弱,越大則非金屬性越強,越小則金屬性越強。
電負性的數值最常用的是鮑林標度,氮為3.04,氧為3.44,氟為3.98,這三種元素的電負性可以說是最強的,當它們與氫原子成鍵後,共用電子對由於受到它們強烈的吸引,而使得氫原子的電子雲變得稀疏而裸露,帶有更多形式上的正電荷,因此當這個氫原子與另一個電負性很強的原子相遇時,就會受到它靜電引力的作用,產生氫鍵。
氫鍵的種類(以「—」表示與電負性很強的原子與氫原子之間的共價鍵,以「···」表示氫鍵):
N—H···N;N—H···O;N—H···F;O—H···N;O—H···O;O—H···F;F—H···N;F—H···O;F—H···F。
H. 氫鍵是什麼東東
氫鍵是分子間作用力的一種,是一種永久偶極之間的作用力,氫鍵發生在已經以共價鍵與其它原子鍵合的氫原子與另一個原子之間(X-H…Y),通常發生氫鍵作用的氫原子兩邊的原子(X、Y)都是電負性較強的原子。氫鍵既可以是分子間氫鍵,也可以是分子內的。其鍵能最大約為200kJ/mol,一般為5-30kJ/mol,比一般的共價鍵、離子鍵和金屬鍵鍵能要小,但強於靜電引力。
條件折疊編輯本段
(1) 與電負性很大的原子A 形成強極性鍵的氫原子 。
(2) 較小半徑、較大電負性、含孤對電子[1]、帶有部分負電荷的原子B (F、O、N)
氫鍵的本質: 強極性鍵(A-H)上的氫核 與電負性很大的、含孤電子對並帶有部分負電荷的原子B之間的靜電引力。
(3)表示氫鍵結合的通式
氫鍵結合的情況如果寫成通式,可用X-H…Y①表示。式中X和Y代表F,O,N等電負性大而原子半徑較小的非金屬原子。
X和Y可以是兩種相同的元素,也可以是兩種不同的元素。
(4)對氫鍵的理解
氫鍵存在雖然很普遍,對它的研究也在逐步深入,但是人們對氫鍵的定義至今仍有種不同的理解。
第一種把X-H…Y整個結構叫氫鍵,因此氫鍵的鍵長就是指X與Y之間的距離,例如F-H…F的鍵長為255pm。
第二種把H…Y叫做氫鍵,這樣H…F之間的距離163pm才算是氫鍵的鍵長。這種差別,我們在選用氫鍵鍵長數據時要加以注意。
不過,對氫鍵鍵能的理解上是一致的,都是指把X-H…Y-H分解成為HX和HY所需的能量。
(5)氫鍵的飽和性和方向性
氫鍵不同於范德華力,它具有飽和性和方向性。由於氫原子特別小而原子A和B比較大,所以A—H中的氫原子只能和一個B原子結合形成氫鍵。同時由於負離子之間的相互排斥,另一個電負性大的原子B′就難於再接近氫原子。這就是氫鍵的飽和性。
氫鍵具有方向性則是由於電偶極矩A—H與原子B的相互作用,只有當A—H…B在同一條直線上時最強,同時原子B一般含有未共用電子對,在可能范圍內氫鍵的方向和未共用電子對的對稱軸一致,這樣可使原子B中負電荷分布最多的部分最接近氫原子,這樣形成的氫鍵最穩定。
鍵能
氫鍵鍵能大多在25-40kJ/mol之間。一般認為鍵能mol的氫鍵屬於較弱氫鍵,鍵能在25-40kJ/mol的屬於中等強度氫鍵,而鍵能>40kJ/mol的氫鍵則是較強氫鍵。曾經有一度認為最強的氫鍵是[HF₂]中的FH…F鍵,計算出的鍵能大約為169kJ/mol。而事實上,用相同方法計算甲酸和氟離子間的[HCO2H…F]氫鍵鍵能,結果要比HF2的高出大約30kJ/mol。
成鍵原子
典型的氫鍵中,X和Y是電負性很強的F、N和O原子。但C、S、Cl、P甚至Br和I原子在某些情況下也能形成氫鍵,但通常鍵能較低。碳在與數個電負性強的原子相連時也有可能產生氫鍵。例如在氯仿CHCl₃中,碳原子直接與三個氯原子相連,氯原子周圍電子雲密度較大,因而氫原子周圍即帶有部分正電荷,碳也因此參與了氫鍵的形成,扮演了質子供體的角色。此外,芳環上的碳也有相對強的吸電子能力,因此形成Ar—H … :O型的弱氫鍵(此處Ar表示芳環)。
同種分子之間
現以HF為例說明氫鍵的形成。在HF分子中,由於F的電負性(4.0)很大,共用電子對強烈偏向F原子一邊,而H原子核外只有一個電子,其電子雲向F原子偏移的結果,使得它幾乎要呈質子狀態。這個半徑很小、無內層電子的帶部分正電荷的氫原子,使附近另一個HF分子中含有負電子對並帶部分負電荷的F原子有可能充分靠近它,從而產生靜電吸引作用。這個靜電吸引作用力就是所謂氫鍵。即F-H...F。
不同種分子之間
不僅同種分子之間可以存在氫鍵,某些不同種分子之間也可能形成氫鍵。例如 NH₃與H2O之間。所以這就導致了氨氣在水中的驚人溶解度:1體積水中可溶解700體積氨氣。
分子內氫鍵
某些分子內,例如HNO₃、鄰硝基苯酚分子可以形成分子內氫鍵,還有一個苯環上連有兩個羥基,一個羥基中的氫與另一個羥基中的氧形成氫鍵。分子內氫鍵由於受環狀結構的限制,X-H…Y往往不能在同一直線上。分子內氫鍵使物質熔沸點降低。分子內氫鍵必須具備形成氫鍵的必要條件,還要具有特定的條件,如:形成平面環,環的大小以五或六原子環最穩定,形成的環中沒有任何的扭曲。
雙氫鍵與Π氫鍵
不同分子之間還可能形成雙氫鍵效應,寫為B-H… H-A。比如H3N— BH3,而雙氫鍵很容易脫去H2,所以雙氫鍵也被看成氫化物脫氫的中間體。另外在大分子中往往還存在π—氫鍵,大π鍵或離域π 鍵體系具有較大的電子雲可以作為質子的受體,而形成π—氫鍵,也稱芳香氫鍵,在穩定多肽和蛋白質中也起著重要作用。
氫鍵通常是物質在液態時形成的,但形成後有時也能繼續存在於某些晶態甚至氣態物質之中。例如在氣態、液態和固態的HF中都有氫鍵存在。能夠形成氫鍵的物質是很多的,如水、水合物、氨合物、無機酸和某些有機化合物。氫鍵的存在,影響到物質的某些性質。
熔沸點折疊
分子間有氫鍵的物質熔化或氣化時,除了要克服純粹的分子間力外,還必須提高溫度,額外地供應一份能量來破壞分子間的氫鍵,所以這些物質的熔點、沸點比同系列氫化物的熔點、沸點高。
分子內生成氫鍵,熔、沸點常降低。因為物質的熔沸點與分子間作用力有關,如果分子內形成氫鍵,那麼相應的分子間的作用力就會減少, 分子內氫鍵會使物質熔沸點降低.例如有分子內氫鍵的鄰硝基苯酚熔點(45℃)比有分子間氫鍵的間位熔點(96℃)和對位熔點(114℃)都低。
溶解度折疊
在極性溶劑中,如果溶質分子與溶劑分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大。HF和NH3在水中的溶解度比較大,就是這個緣故。
粘度折疊
分子間有氫鍵的液體,一般粘度較大。例如甘油、磷酸、濃硫酸等多羥基化合物,由於分子間可形成眾多的氫鍵,這些物質通常為粘稠狀液體。
密度折疊
液體分子間若形成氫鍵,有可能發生締合現象,例如液態HF,在通常條件下,除了正常簡HF分子外,還有通過氫鍵聯系在一起的復雜分子(HF)n。 nHF(HF)n 。其中n可以是2,3,4…這種由若干個簡單分子聯成復雜分子而又不會改變原物質化學性質的現象,稱為分子締合。分子締合的結果會影響液體的密度。