氢键的键能和键长

氢键的键能和键长

氢键形成时所放出的能量，称为氢键的键能。氢键键能的大小，与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，则氢键越强，键能也越大；氢键键能也与Y原子的半径大小有关，半径越小，则越能接近X—H，因此，氢键越强，键能越大。例如，F的电负性最大而半径很小，所以，F－H…F是最强的氢键，O—H…O次之，O－H…N又次之，N－H…N更次之，而C—H一般不能构成氢键。Cl的电负性虽颇大，但因为它的原子半径也大，所以氢键O—H…Cl很弱，表1—3列出了一些常见氢键的键能。

表一些常见氢键的键能

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CHF3CHCl3CHBr3CHI3 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

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

精品文档 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。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

氢键高考题汇编

氢键高考题汇编 1．（2008·宁夏卷·26）用氢键表示式写出E（氟元素）的氢化物溶液中存在的所有氢键。 【分析】氟化氢水溶液中HF与HF、H2O与H2O、HF与H2O之间均存在氢键，氢键类型有如下4种：F-H…F F-H…O O-H…F O-H…O。 【答案】F-H…F F-H…O O-H…F O-H…O 2．（2009海南卷）F与H形成的化合物比Cl 与H形成的化合物沸点高，其原因是。 【答案】氟化氢分子间存在氢键，氯化氢分子间没有氢键 3．（2009·宁夏卷·38）比较As元素的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由。 【分析】N、P、As的氢化物稳定性主要由元素的非金属性强弱决定，沸点的高低由分子间作用力大小决定，而NH3分子间存在氢键，氢键比分子间作用力强，对于组成和结构相似的物质，分子间作用力由相对分子质量大小决定。 【答案】稳定性：NH3＞PH3＞AsH3因为键长越短，键能越大，化合物越稳定沸点：NH3＞AsH3＞PH3NH3可形成分子间氢键，沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3比PH3沸点高。 4．（2009江苏卷）甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。 【答案】甲醇分子之间形成氢键sp2杂化 5．（2011·山东卷·32）H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次 为。沸点比高，原因是。 【分析】氢键属于分子间作用力，比化学键弱，但比范德华力强。前者形成分子间氢键，而后者形成分子内氢键，因此前者的沸点比后者高。 【答案】（2）O－H键氢键范德华力形成分子间氢键，而 形成分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大 6．（2011·福建卷·30）图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。 下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_________（填标号）。

几种重要的氢键

一.氢键产生的条件和影响 在许多情况下，一个氢原子不仅仅被一个原子而是被两个原子强有力地吸引着，因此可以把它看作是在两个原子之间的键--氢键，可表示为X-H…Y 氢键是一种弱键，键能在2-10kcal/mol范围，因为键能小，它在形成和分离时所需的活化能也很小，特别适合在常温下的反应. 氢键能使蛋白质分子限制在它的天然构型上。今天，正当生命科学对我们生存的社会发生越来越大的影响时，了解氢键在蛋白质、核酸等大分子中的作用有更重要的意义。 氢键是氢的正离子（异常小）把一个负离子吸引到一个平衡距离，同样，它还可以吸引第二个负离子，从而形成一个稳定的复合体，但是由于负离子的排斥作用，氢质子不可能再吸引第三个负离子，所以氢的配位数为2。一般说来，氢原子只与电负性最大的元素如F、O、N、Cl等形成氢键。而电负性越大，氢键强度也越大。实验发现，氟生成的氢键很强，氧的较弱，氮、氯更弱。在所有的氢键中，氢原子总是比较靠近两个原子中的一个，例如冰的晶体中，质子离一个氧原子的距离为100pm，离另一个氧原子为176pm。形成氢键的物质的物理性质，如沸点、熔点会发生明显的变化--由此得出结论， HF、NH3、H2O晶体中的氢键在熔化时一部分被破坏，还有一部分（超过半数）还留在液体中，最后汽化时才破坏。只有HF中的氢键特别强，在蒸汽中仍有部分聚合体。 有些液态物质如NH3、H2O，观察到反常的高介电常数，可归结为氢键产生的连续聚合作用。 二.几种重要化合物的氢键 1.水 水是地球上数量最多的化合物之一，与人们的生活、动植物生长、工农业生产密切相关。由于水的结构在不同温度、压力下都有变化，几个世纪前人们就开始研究水的结构，这种研究一直持续至今日。 气态单个水分子的结构已确定键长95.7pm，∠HOH为在冰、水或水合物晶体中，H2O分子均可看作按四面体方向分布的电荷体系。水分子的两个氢原子指向四面体

氢键相互作用

分子间氢键相互作用 氢键：氢键是种弱作用力形成特殊类型的偶极-偶极吸引力,当氢原子键合到一个强电负性原子中存在的另一个具有孤对电子的电负性原子附近时发生。这些键通常比普通的偶极-偶极和色散力强，但比真正的共价键和离子键弱。 氢键存在的证据：许多元素形成与氢的化合物。如果绘制4族元素与氢的化合物的沸点，你发现的沸点随着族元素向下而升高。如下图 沸点增大的发生由于分子具有越来越多的电子放大，因此范德华色散力变得更大。如果你重复上述在5、6和7族氢元素化合物的沸点图，奇特的现象发生了。

虽然大多数情况下的趋势与4族中的一样，氢与各族中的第一个元素的化合物的沸点异常高。在NH 3，H 2 O和HF的情况下，必存在一些额外吸引的分子间作用力，需要更多的热能来破坏。这些相对强大的分子间力被描述为氢键。 形成氢键的起源：分子具有这种额外的键的是： （注：实线表示在屏幕或纸张平面内的键。虚线键表示远离你的屏幕或纸张的背面，楔形键是指向你的） 在每一个这些分子中注意： 1.氢原子直接结合到最负电元素之一，导致氢原子获得显著量的正 电荷。 2.每个连接氢原子的元素不仅显著的负电性，而且还具有至少一个 “有效的”孤对。 2-级的孤对有电子被包含在一个相对小的体积的空间，因此具有高密度的负电荷。 考虑两个的水分子的接近结合：

δ+氢原子强烈吸引着孤对以致它几乎像形成配位共价键一样。它不会走那么远，但吸引力显著比普通的偶极-偶极相互作用强。 氢键有大约平均共价键强度的十分之一，并正在液态水中不断被打破和重新形成。如果你把氧原子和氢原子间的共价键比喻成稳定的婚姻，氢键具有“只是好朋友”的状态。 水是氢键的一个“完美”例子。注意每个水分子有可能与周围的水分子形成四个氢键。这也确是δ+氢原子和孤对的数目，所以他们中每一个都参与氢键。 这就是为什么水的沸点比氨或氟化氢更高。在氨的情况下，形成氢键的数目由每个氮上只有一个孤对的事实所限制。在氨分子的基团中，没有足够孤对满足周围所有氢原子。在氟化氢中，问题是缺少氢原子。在水中，孤对和氢原子的数目正好合适。水可以被认为是“完美”的氢键系统。

氢键及其对物质性质的影响~

《氢键及其对物质性质的影响》教学设计 本节内容是人教版高二化学上册所学选修3第二章第三节《分子结构与性质》的第三课时。本节课的授课对象主要是高三上普通班的同学。 一、教学设计思路分析 1、教材分析 本节课的地位和作用：人教版高中化学选修3、第二章第三节“分子结构与性质”（P9页）第三课时，本课时是在学习了共价键和范德华力之后编排的。通过本节课的学习，既可以对分子间的作用力的知识进一步巩固和深化，又可以为后面学习物质溶解性打下基础。此外，氢键的知识与我们日常生活、生产、科学研究有着密切的联系，因此学习这部分有着广泛的现实意义。 教学重点：氢键及其对物质性质的影响。 教学难点：氢键及其对物质性质的影响。 2、学情分析 高二的学生思维活跃，并且动手能力很强。通过前一阶段的学习，学生已经掌握了原子结构、分子结构和化学键等知识。但由于本节课知识的抽象性，会给本节内容的学习造成一定的困难，因此除了教师要给出形象而具体的解说，学生也要动手、动脑。 3、教学思路 以学生活动为主体，探究学习方法为基本方法，理论学习与实践相结合，用多媒体展示，通过模型建立，组织学生思考与讨论，从而获得认知。 二、教学方案设计 1、教学目标 知识与技能： 学会运用分子间作用力分析物质熔沸点的规律，加深对氢键的概念理解。 过程与方法： 以“问题”为主线，培养学生的探究能力。 情感态度与价值观： 通过创设问题情境，培养学生积极思维用于探索的学习品质；对学生进行对立统一、透过现象看本质等辩证唯物主义教育，帮助学生树立正确的自然观。 2、教学方法

问题解决法、讨论法、讲授法指导教学。 3、教学准备 多媒体设备、PowerPoint课件、 4、教学过程 教学内容教师活动学生活动设计意图 复习引入 我们上节课学习了范德华力的概念及影响因素， 一般组成和结构相似的物质，相对分子质量越大， 熔沸点越高，现在请同学们观察氧族元素氢化物以 及卤化氢的熔沸点数据，从中发现什么异常变化？ 复习已学知 识，了解学生 的知识结构 展示氧族元素氢化物及卤化氢的熔沸点数据 观察，思考， 讨论 展示数据，培 养学生分析信 息的能力 提问从这些数据里面你有什么发现 回答：H2O 及HF的熔沸 点在同类物质 中熔沸点是最 高的 提示学生找 出反常数据 提问为什么H2O分子和HF分子与同类型氢化物比较， 分子量最小，但其熔点、沸点却最高？按照你的理 解和分析，这些分子熔、沸点出现反常的原因可能 是什么呢？ 思考，讨论 对于出现的 反常数据，提 出疑问，引起 学生思考 提示从H2O、HF的组成元素的结构、性质特征进行分 析 分析H2O、 HF的组成元 素H、F、O的 原子结构 引导学生从 结构出发分析 产生异常作用 力的原因 讲述F、O均为电负性很大、半径很小的原子，H原子 最外层只有一个电子，当H和F、H和O形成共价 键之后，密集于两核间的电子云强烈地偏向于O、 F原子，使H原子几乎变成裸露的质子具有较大的 正电荷场强，如果这时有另一个电负性大、半径小 并在外层有孤对电子的原子存在，那么这个H原子 与电负性大、半径小并在外层有孤对电子的原子就 会产生吸引作用，这种作用就是我们这节课要学习 的氢键。 分析H2O、HF 的组成元素H、 F、O的原子结 构特点以及相 互之间的作用 力

氢键理论研究的现状及前景论文综述

氢键理论研究的现状及前景 论文综述 摘要：氢键是分子内或分子间的一种弱相互作用, 氢键的键能较小,但其存在却对物质的性质,结构等方面有很大影响，分子间存在氢键时, 大大地影响了分子间的结合力,故对氢键的研究应用也为对物质的性质有很大影响,在生物、化学、材料等领域起着重要的作用,是目前人们研究的热门领域之一。 关键词：氢键氢键类型氢键结构弱相互作用 一.什么是氢键 1.氢键的定义 1920年首次提出氢键的定义，结合近年来氢键研究的进展，我们认为：氢原子受到与之成键的原子或原子基团的影响，同时又与另一个原子或原子基团形成一种弱相吸作用力，这就是氢键．可以用X一H?Y来表示。 2 .氢键的特点 2.1 氢键存在形式广泛．水、醇、胺、羧酸、无机酸、水合物、氨合物等在气相、固相和超临界相都可能存在原子间、分子间、分子内、或正负离子间的氢键。 2.2 氢键具有方向性，Y原子与X一H形成氢键时，在尽可能的范围内要使氢键的方向与X一H键轴在同一个方向。 2.3 氢键具有饱和性．每个X一H只能与一个Y形成氢键。 2.4 氢键具有协同性，几个相互连接的氢键键能大于各单个氢键键能的加和。 2.5弱氢键具有柔性．弱极化X一H?Y氢键间有方向的静电作用和各向同性的范德华作用相差不多，从几何光学的角度上很容易被拉伸、压缩、弯曲。 3.氢键的本性 关于氢键的本性目前没有统一认识，一般认为氢键是两个偶极子之间的三中心四电子静电作用力，但是氢键的方向性和饱和性不能完全用静电作用的观点来解释．从量子力学和键能角度来看，氢键也不同于共价键．一种新型NMR脉冲频率实验证明N—H?N、F—H?N、N—H?O—C、O一H?O氢键具有一定的共价性。 4 .氢键的强弱—键能 氢键的强弱与X、Y的电负性大小、原子半径大小、氢键距离有关，但没有确定的关系，中性分子间氢键键能10～65 kJ／mol，强于范德华能(<8 kJ／mol)．离子间、离子一分子间氢键键能40～190 kJ／mol ，与弱共价键相当，最强的弱氢键和最弱的强氢键能量相当(20 kJ／mol)。 5. 氢键的几何参数 5.1 键长在X一H?Y中，由X原子中心到Y原子中心的距离就是氢键键长．氢键研究还涉及H?Y距离，X一H总是小于H?Y，但H?Y的存在使X—H变长，在弱氢键中，H?Y的距离变化幅度很大。 5.2 键角键角是指X一H?Y角度，氢键的方向性要求键角接近180。，由于空间阻碍或其他作用力的竞争，氢键柔软弯曲，但至少应大于90。小于90，不是氢键。 6 .氢键的分类 传统上氢键分为分子内和分子间氢键，随氢键研究的需要，分为强氢键和弱氢键，两种特殊的氢键形式：(1)对称氢键，即氢键质子位于给体和受体原子间连线的中点，如K 和二甲酸氢钠。(2)分叉氢键(或称多中心氢键)，即一个质子给