问题1:氢键是如何形成的？

答:形成氢键是H特有的性质，半径很小的 H与电负性大的X形成共价键后，由于X吸引价 电子能力大，使H几乎成为“裸露”的质子，由于质子的半径特别小(30pm)，可以与另一个具有孤对电子的电负性大的Y相互作用形成Z—HY 氢键。

问题2:决定氢键强弱的因素有哪些？

答:氢键的强弱与原子的电负性及半径 的大小有关。X、Y原子的电负性越大，半径越小， 则X—H间的偶极矩越大，Y越易接近H，H和Y 间的静电吸引力增强，氢键则越强。一般来说，符 合条件的有F、O、N。Cl的电负性和N相同，但其半径比N大，故只能形成极弱氢键(Cl一HCl)。

问题3 :氢键的方向性和饱和性如何解释？

答:氢键中X、H、Y三原子一般是在一条直线 上，由于H的体积很小，为了减小X和Y之间的 斥力，使它们尽量远离，键角尽可能接近180°(分 子内氢键除外)，这就是氢键的方向性。又由于 H的体积很小，当；F一H与一个F原子形成氢 (Z—HY)后，若再有一个Y原子靠近它，则这 个Y原子所受到已经结合的Y原子的排斥力要大于它和H的吸引力，那么这个Y难于再向它 靠近，所以氢键中氢的配位数一般为2，这就是氢 键的饱和性。

问题4 ：能形成氢键的物质有哪些？

答:能形成氢键的物质相当广泛，除了 HF、H₂O、NH₃、HCOOH外，无机含氧酸、有机竣酸、醇、 胺、蛋白质以及某些合成高分子化合物等物质的 分子之间都有氢键。

问题5:氢键可分为几种？对物质熔沸点有 怎样的影响？

答:氢键分两种。一种是分子间氢键：一个分 子的X—H键与另一个分子的原子Y相结合而成的氢键称为分子间氢键。如HF、H₂O、HCOOH可 以结合为(HF)n、(H2O)n、(HCOOH)n。分子间形 成的氢键会使物质的熔点和沸点升高。另一种是分子内氢键：一个分子的X— H键与它内部的原 子Y相结合而成的氢键称为分子内氢键，如 HNO₃、邻硝基苯酚等。分子内氢键的形成往往使 化合物的熔点和沸点降低。

问题6:为什么HF分子间氢键比H₂O分子 间氢键强，而HF的沸点却比H₂O的低？

答：由于F半径比O小，氟元素的电负性大 于氧元素，所以HF分子间的F—HF氢键比 H₂O分子间的O—H0氢键要强得多，前者键能 为 28 KJ• mol^－1，后者为 188 KJ •mol^{- 1}。即使在 气态时，HF分子间的氢键尚未完全破坏，还有许 多是以缔合分子(HF)₂存在；而水分子在水蒸气 中氢键已不能起很大作用，即大部分以单个分子 存在，仅有约3. 5%的双分子水(H₂O)₂存在。但 是，水的沸点却比氟化氢的高。这是因为一个水 分子可以形成两个氢键，而每个氟化氢分子只能 形成一个氢键，因而要使水中氢键完全断裂成为 气体分子所需要的总能量就比使HF分子间氢键 断裂所需的能量要多，再加上液态氟化氢汽化时 氢键没有完全断裂，所以水汽化时所需能量要多， 因而水的沸点较高。

问题7:为什么水有很多特殊性，如比热大， 4℃下密度最大而不是0℃时密度最大呢？

答:在水中，水分子间存在氢键，在加热过程中必须要额外消耗能量以破坏氢键，所以液态水 的比热较大(4.184 J•g^-1 •℃^-1)。在冰的晶体 中，每一个水分子通过氢键与周围的4个水分子 缔合，形成四面体结构。这种结构相当空旷，水分 子之间有较大的空隙，给冰加热时，破坏了一部分 氢键，使分子缔合减少，使水的密度增大。另一方 面，由于水分子的热运动增强，分子间距离增加而 使水的密度减小。由于0℃到4℃时，第一种情况占优势，而以上，第二种情况占优势，所以4 ℃时水的密度最大。

问题8:中学化学在讲周期性时提到与同族 氩化物酸性相比，H₂O、HF的酸性显著减弱，这是 为什么？

答:这是由于F、O原子非金属性强，吸引电 子能力强，使其相连H易形成分子间氢键的缘 故。尤其是HF发生分子缔合。

问题9:将氢键、化学键和范德华力的键能大 小相比较，结果如何？

答:氢键的键能是指由X —HY— R分解成 X—H和Y—R所需的能量，一般在41kJ • mol^－1 以下，比普通化学键的能量(一般在120 KJ • mol^－1 －800 KJ • mol^-1)要弱得多。但比范德华力 结合的能量稍强一些。

问题10:结构中存在氢键都能使物质的溶解 度增大吗？

答:不一定，要分情况说明。如果溶质分子与 溶剂分子之间形成氢键，则与溶剂间的亲和力增 强，溶质的溶解度增大，如HF、NH₃易溶于水，而 CH₄却难溶于水。如果溶质分子形成分子内氢 键，则减少了溶质分子与水分子形成分子间氢键 的可能性，在水中的溶解度减小。如：邻硝基苯酚 形成分子内氢键，减少与水分子形成氢键的可能， 在水中的溶解度较小，而间硝基苯酚和对硝基苯 酚可与水形成分子间氢键，它们在水中的溶解度 较大，其溶解度是邻硝基苯酚的7倍~8倍。