A. 什么是氢键
氢键的形成
⑴ 同种分子之间
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。这个静电吸引作用力就是所谓氢键。例如 HF与HF之间:
⑵ 不同种分子之间
不仅同种分子之间可以存在氢键,某些不同种分子之间也可能形成氢键。例如 NH3与H2O之间:
氢键形成的条件
⑴ 与电负性很大的原子A 形成强极性键的氢原子
⑵ 较小半径、较大电负性、含孤电子对、带有部分负电荷的原子B (F、O、N)
氢键的本质: 强极性键(A-H)上的氢核, 与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电引力。}
⑶ 表示氢键结合的通式
氢键结合的情况如果写成通式,可用X-H…Y①表示。式中X和Y代表F,O,N等电负性大而原子半径较小的非金属原子。
X和Y可以是两种相同的元素,也可以是两种不同的元素。
⑷ 对氢键的理解
氢键存在虽然很普遍,对它的研究也在逐步深入,但是人们对氢键的定义至今仍有两种不同的理解。
第一种把X-H…Y整个结构叫氢键,因此氢键的键长就是指X与Y之间的距离,例如F-H…F的键长为255pm。
第二种把H…Y叫做氢键,这样H…F之间的距离163pm才算是氢键的键长。这种差别,我们在选用氢键键长数据时要加以注意。
不过,对氢键键能的理解上是一致的,都是指把X-H…Y-H分解成为HX和HY所需的能量。
2.氢键的强度
氢键的牢固程度——键强度也可以用键能来表示。粗略而言,氢键键能是指每拆开单位物质的量的H…Y键所需的能量。氢键的键能一般在42kJ·mol-1以下,比共价键的键能小得多,而与分子间力更为接近些。例如, 水分子中共价键与氢键的键能是不同的。
而且,氢键的形成和破坏所需的活化能也小,加之其形成的空间条件较易出现,所以在物质不断运动情况下,氢键可以不断形成和断裂。
3.分子内氢键
某些分子内,例如HNO3、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键。分子内氢键由于受环状结构的限制,X-H…Y往往不能在同一直线上。如图所示
4.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HN3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,除了正常简单的HF分子外,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。
H2O分子之间也有缔合现象。 nH2O(H2O)n
常温下液态水中除了简单H2O分子外,还有(H2O)2,(H2O)3,…,(H2O)n等缔合分子存在。降低温度,有利于水分子的缔合。温度降至0℃时,全部水分子结成巨大的缔合物——冰。
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。
B. 化学键是什么氢键属于化学键吗
物质是由分子、原子或离子组成的。其原子、离子之间的相互作用(即链接)称为化学键,也就是发生化学变化形成新物质时,要打破旧键(原来的连接),生成新键(新的连接)。
化学键包括:离子键、共价键、金属键。
而氢键不形成新物质,不应称为化学键。由于氢键作用力是分子间力,远小于化学键力,这是称其为弱化学键力的理由,但不够准确!
C. 氢键属于配位键吗
氢键属于分子间作用力,而配位键属于化学键,氢键不是化学键。
D. 氢键是属于什么键,共价键分子间作用了,分子内氢键又属于什么键请一一回答
氢键不属于化学键,是存在于某些特殊的分子之间较强的分子间作用力,比化学键弱得多,比分子间作用力稍强
E. 氢键的定义
氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O、F、N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用,称为氢键。
键能
氢键的结合能是2—8千卡(Kcal)。氢键是一种比分子间作用力(范德华力)稍强,比共价键和离子键弱很多的相互作用。其稳定性弱于共价键和离子键。
氢键键能大多在25-40kJ/mol之间。一般认为键能<25kJ/mol的氢键属于较弱氢键,键能在25-40kJ/mol的属于中等强度氢键,而键能>40kJ/mol的氢键则是较强氢键。曾经有一度认为最强的氢键是[HF2]中的FH…F键,计算出的键能大约为169kJ/mol。而事实上,用相同方法计算甲酸和氟离子间的[HCO2H…F]氢键键能,结果要比HF2的高出大约30kJ/mol。
F. 氢键,离子键,共价键分别是什么
氢键,离子键,共价键都是人们为了区别微粒间的不同作用而起的名字.离子键和共价键属于化学键,作用较强,微粒间全由化学键形成的物质的熔沸点较高.活泼金属和活泼非金属容易形成离子键,如第IA,IIA族和第VIA,VIIA族元素一般形成离子键,铵盐中铵根离子于酸根离子间也是离子键.非金属元素间一般形成共价键,如HCl,SiO2等.HCl分子内是共价键,分子间是分子间作用力,所以熔沸点低.SiO2全部由共价键组成,属于原子晶体,熔沸点很高.
氢键不属于化学键,因为它比化学键弱得多,水是含氢键的典型物质,它的熔点比NaCl(离子键)和SiO2(共价键)低得多.氢键属于分子间作用力,比一般的分子间作用力要强.它的形成条件是:氢元素和非金属性较强的元素形成的作用,典型的含氢键的物质有水,HF,NH3.它们分别比同主族的其他元素的氢化物的熔沸点要高.
G. 氢键的定义是什么它属不属于化学键
氢键的定义:一个已经与电负性很强的原子相结合的氢原子,在遇到另一个电负性很强的原子时,在这个氢原子与另一个电负性很强的原子之间,会形成一种微弱的静电引力,这种静电引力叫做氢键。
由于这种静电引力不够强烈,“键能”达不到化学键的数量级,所以人们将它归为一种特殊的分子间作用力,这样是合理的,因为分子间作用力的实质也属于静电引力。
“电负性很强的原子”主要是指氮(N)、氧(O)、氟(F)三种原子,电负性是指原子核及内层电子,对外层电子以及共用电子对的吸引力的强弱,电负性的数值大小可以反映出一种元素的非金属性/金属性的强弱,越大则非金属性越强,越小则金属性越强。
电负性的数值最常用的是鲍林标度,氮为3.04,氧为3.44,氟为3.98,这三种元素的电负性可以说是最强的,当它们与氢原子成键后,共用电子对由于受到它们强烈的吸引,而使得氢原子的电子云变得稀疏而裸露,带有更多形式上的正电荷,因此当这个氢原子与另一个电负性很强的原子相遇时,就会受到它静电引力的作用,产生氢键。
氢键的种类(以“—”表示与电负性很强的原子与氢原子之间的共价键,以“···”表示氢键):
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. 氢键是什么东东
氢键是分子间作用力的一种,是一种永久偶极之间的作用力,氢键发生在已经以共价键与其它原子键合的氢原子与另一个原子之间(X-H…Y),通常发生氢键作用的氢原子两边的原子(X、Y)都是电负性较强的原子。氢键既可以是分子间氢键,也可以是分子内的。其键能最大约为200kJ/mol,一般为5-30kJ/mol,比一般的共价键、离子键和金属键键能要小,但强于静电引力。
条件折叠编辑本段
(1) 与电负性很大的原子A 形成强极性键的氢原子 。
(2) 较小半径、较大电负性、含孤对电子[1]、带有部分负电荷的原子B (F、O、N)
氢键的本质: 强极性键(A-H)上的氢核 与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电引力。
(3)表示氢键结合的通式
氢键结合的情况如果写成通式,可用X-H…Y①表示。式中X和Y代表F,O,N等电负性大而原子半径较小的非金属原子。
X和Y可以是两种相同的元素,也可以是两种不同的元素。
(4)对氢键的理解
氢键存在虽然很普遍,对它的研究也在逐步深入,但是人们对氢键的定义至今仍有种不同的理解。
第一种把X-H…Y整个结构叫氢键,因此氢键的键长就是指X与Y之间的距离,例如F-H…F的键长为255pm。
第二种把H…Y叫做氢键,这样H…F之间的距离163pm才算是氢键的键长。这种差别,我们在选用氢键键长数据时要加以注意。
不过,对氢键键能的理解上是一致的,都是指把X-H…Y-H分解成为HX和HY所需的能量。
(5)氢键的饱和性和方向性
氢键不同于范德华力,它具有饱和性和方向性。由于氢原子特别小而原子A和B比较大,所以A—H中的氢原子只能和一个B原子结合形成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥,另一个电负性大的原子B′就难于再接近氢原子。这就是氢键的饱和性。
氢键具有方向性则是由于电偶极矩A—H与原子B的相互作用,只有当A—H…B在同一条直线上时最强,同时原子B一般含有未共用电子对,在可能范围内氢键的方向和未共用电子对的对称轴一致,这样可使原子B中负电荷分布最多的部分最接近氢原子,这样形成的氢键最稳定。
键能
氢键键能大多在25-40kJ/mol之间。一般认为键能mol的氢键属于较弱氢键,键能在25-40kJ/mol的属于中等强度氢键,而键能>40kJ/mol的氢键则是较强氢键。曾经有一度认为最强的氢键是[HF₂]中的FH…F键,计算出的键能大约为169kJ/mol。而事实上,用相同方法计算甲酸和氟离子间的[HCO2H…F]氢键键能,结果要比HF2的高出大约30kJ/mol。
成键原子
典型的氢键中,X和Y是电负性很强的F、N和O原子。但C、S、Cl、P甚至Br和I原子在某些情况下也能形成氢键,但通常键能较低。碳在与数个电负性强的原子相连时也有可能产生氢键。例如在氯仿CHCl₃中,碳原子直接与三个氯原子相连,氯原子周围电子云密度较大,因而氢原子周围即带有部分正电荷,碳也因此参与了氢键的形成,扮演了质子供体的角色。此外,芳环上的碳也有相对强的吸电子能力,因此形成Ar—H … :O型的弱氢键(此处Ar表示芳环)。
同种分子之间
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分子中含有负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。这个静电吸引作用力就是所谓氢键。即F-H...F。
不同种分子之间
不仅同种分子之间可以存在氢键,某些不同种分子之间也可能形成氢键。例如 NH₃与H2O之间。所以这就导致了氨气在水中的惊人溶解度:1体积水中可溶解700体积氨气。
分子内氢键
某些分子内,例如HNO₃、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键,还有一个苯环上连有两个羟基,一个羟基中的氢与另一个羟基中的氧形成氢键。分子内氢键由于受环状结构的限制,X-H…Y往往不能在同一直线上。分子内氢键使物质熔沸点降低。分子内氢键必须具备形成氢键的必要条件,还要具有特定的条件,如:形成平面环,环的大小以五或六原子环最稳定,形成的环中没有任何的扭曲。
双氢键与Π氢键
不同分子之间还可能形成双氢键效应,写为B-H… H-A。比如H3N— BH3,而双氢键很容易脱去H2,所以双氢键也被看成氢化物脱氢的中间体。另外在大分子中往往还存在π—氢键,大π键或离域π 键体系具有较大的电子云可以作为质子的受体,而形成π—氢键,也称芳香氢键,在稳定多肽和蛋白质中也起着重要作用。
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。
熔沸点折叠
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。因为物质的熔沸点与分子间作用力有关,如果分子内形成氢键,那么相应的分子间的作用力就会减少, 分子内氢键会使物质熔沸点降低.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。
溶解度折叠
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。
粘度折叠
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。
密度折叠
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,除了正常简HF分子外,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。