氢键属于AP化学分子间作用力中的知识,这也是考试中常常会考到的,下面就来跟我们一起来看看详细的AP化学氢键知识点讲解吧!
概念:一种特殊的分子间作用力
形成条件:①与电负性大且半径小的原子(F、O、N)相连的 H;②在附近有电负性大, 半径小的原子(F、O、N) 3、表示方法:X—H... Y—。
氢键
氢键是一种静电作用,是除范德华力外的另一种分子间作用力;氢键的大小介于化学键与范德华力间,不属于化学键,但有键长、键能,氢键具有饱和性、方向性。
氢键的存在
分子间氢键 。如:C2H5OH、CH3COOH、H2O 、HF、NH3 相互之间
分子内氢键 。如:苯酚邻位上有-CHO、-COOH、-OH和-NO2时,由氢键组成环的特殊结构
氢键的强弱
X—H ... Y—:X和Y的电负性越大,吸引电子能力越强,则氢键越强。如:F 电负性最大,得电子能力最强,因而F-H…F是最强的氢键。
氢键强弱顺序:F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N (注意:C原子吸引电子能力较弱,一般不形成氢键)。
氢键强弱比较
对物质熔沸点的影响
分子间能形成氢键的物质,一般都具有较高的熔点和沸点,这是因为固体熔化或液体气化时除了破坏范德华力外,还必须破坏分子间氢键,从而需要消耗更多的能量。在同类化合物中能形成分子间氢键的物质,其熔沸点比不能形成分子间氢键的高。
如,第VIA 族元素的氢化物,由H2Te、H2Se 到H2S,随相对分子量的递减,分子间作用力递减,熔沸点依次降低;但H2O 分子间形成了O-H…O 氢键,分子间作用力增强,H2O 的熔沸点陡然升高。
分子内氢键的形成使物质的熔沸点降低。如,邻、间、对硝基苯酚的熔点分别为45℃、96℃、114℃,这是由于间位、对位硝基苯酚中存在分子间氢键,熔化时必须破坏其中的一部分氢键,熔点较高;而邻硝基苯酚中形成分子内氢键,不形成分子间氢键,故熔点较低。
对物质溶解性的影响
如果溶质分子与溶剂分子之间形成氢键,则溶质的溶解度会骤增。
如,氨在水中的溶解度大于其他气体,在20℃时,1 体积水吸收700 体积的氨。氨在水中的溶解度特别大,是由于水分子和氨分子通过氢键互相结合形成氨的水合物;乙醇、乙二醇、丙三醇等可与水以任意比混溶,皆源于此。
如果溶质分子形成分子内氢键,则在极性溶剂中的溶解度减小,在非极性溶剂中的溶解度增大。
对有机化合物酸性的影响
以羧酸为例,影响羧酸酸性的因素很多,任何能使羧酸负离子比羧酸更加稳定的因素都使羧酸酸性增大;反之,使羧酸酸性减弱。氢键使羧酸根负离子更稳定,使得羧酸的酸性增强。在质子溶剂中,如果羧酸根负离子能被溶剂通过氢键稳定,将同样能观察到其酸性增强的现象。
分子内氢键的形成同样会影响羧酸的酸性强弱。最典型的例子是邻羟基苯甲酸的酸性,由于它的羧酸根负离子可与邻位羟基生成氢键,使负离子稳定性大大进阶,因而酸性(PKa=2.98) 比对羟基苯甲酸的酸性(PKa=4.57) 强很多。
对物质粘度和表面张力的影响
当分子间形成氢键时,分子间作用力增大,流动性减小,粘度增大。一般情况是能形成分子间氢键的物质比不能形成分子间氢键的物质的粘度大。醇和羧酸能形成分子间氢键,而烷烃、酮和酯等则不能,因此醇和羧酸的粘度比分子量相同的烷烃、酮和酯大。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。
分子内氢键对化合物粘度的影响与分子间氢键不同。存在分子内氢键的化合物相对于存在分子间氢键的化合物,其分子间作用力小,分子流动性变大, 粘度变小。如,邻羟基苯甲醛的粘度比对位异构体小;在硝基苯酚的异构体中,邻位异构体的粘度小。
水的表面张力很大,其根源也在于水分子间的氢键。物质表面能的大小和分子间作用力大小有关,因为表面分子受到液体内部分子的吸引力,向液体内部挤压,能量较高,有使表面自动缩小的趋势。
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