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今天整理完整版氢键核心笔记,概念、形成、分类、性质影响一次性吃透,吃透这份考点,考试做题不再丢分!
1、氢键的概念:
已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水中的氢,该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力,称为氢键;
2、形成原因:
当氢原子与一个电负性大的X原子形成共价键时,X原子强烈吸引共用电子对使之偏向自己,从而使自身带有部分负电荷,同时使氢原子核几乎“裸露”出来,带有部分正电荷,“裸露”的氢原子与带有部分负电荷的Y原子(电负性大)接近产生静电相互作用和一定程度的轨道重叠作用,这种作用就是氢键;
3、表示方法:X—H…Y;
(1)“-”表示共价键,“…”表示氢键;
(2)X、Y为N、O、F;
(3)X、Y可相同,也可不同;
4、氢键的存在:
(1)三种气态氢化物:H2O、HF、NH3:

(2)含羟基物质含氧酸、含氧酸的酸式盐、醇、酸、酚及它们的水溶液:

(3)N2H4、DNA双螺旋体:

5、特征:具有一定的方向性和饱和性;
(1)氢键的饱和性:由于氢原子特别小而原子X和Y比较大,所以X—H中的氢原子只能和一个Y原子结合形成氢键;
(2)氢键具有方向性:氢键具有方向性是由于Y吸引X-H形成氢键时,将沿X-H键轴的方向,即X-H…Y在一条直线上。这样的方位使X和Y电子云之间的斥力最小,形成的氢键较稳定;
6、分类:
氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种;
(1)分子间氢键;普遍存在
①链状
NH3·H2O | 胆矾 |
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②环状:分子中含多个N、O、F原子
二聚乙酸 | 二聚甲酸 | 四聚甲醇 | 环状碳酸氢盐 |
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(2)分子内氢键:含多个N、O、F原子,且为邻位关系:
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;
硝酸 | 水杨醛 | 邻硝基苯酚 | 邻氨基苯酚 |
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7、分子间氢键对物质性质的影响
(1)对物质溶沸点的影响:
①存在分子间氢键的物质,具有较高的熔、沸点。例如:NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高,这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。
②互为同分异构体的物质,能形成分子内氢键的,其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。例如:邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键,当对羟基苯甲醛熔化时,需要较多的能量克服分子间氢键,所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的熔、沸点;
(2)对物质溶解度的影响:
溶质与溶剂之间若能形成分子间氢键,则溶质的溶解度明显的大;分子内氢键的形成导致溶解度减小;
(3)对物质的电离的影响:
在一些特定的条件下,分子内氢键或者分子间氢键也会影响到物质的酸性;
①比如对羟基苯甲酸、苯甲酸、邻羟基苯甲酸这三个物质,对羟基苯甲酸能够形成分子间氢键,邻羟基苯甲酸可形成分子内氢键(也可形成分子间氢键),因此
酸性大小:Ka1丙>乙>Ka1甲;
溶解性大小:甲>乙>丙;
熔沸点大小:甲>乙>丙;

②邻羟基苯甲酸Ka1和Ka2分别是羧基的电离和酚羟基的电离平衡常数,因为邻羟基苯甲酸存在分子内氢键(羧基的氧与酚羟基的氢之间)所以:
酸性:邻羟基苯甲酸Ka1 邻羟基苯甲酸> K苯甲酸(分子内氢键增强了酸性);
Ka2邻羟基苯甲酸<Ka苯酚(分子内氢键减弱了酸性);

(4)对液体的黏度的影响:
分子间有氢键的液体,一般黏度较大
甘油 | 甘醇 | H3PO4 | 浓硫酸 |
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(5)氢键对冰的密度影响:
冰中水分子之间的作用力是氢键(当然也存在范德华力),在冰的晶体中,每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。
尽管氢键比共价键弱得多,不属于化学键,却跟共价键一样具有方向性,即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,其密度比液态水的小。
当冰刚刚融化为液态水时,热运动使冰的结构部分解体,水分子间的空隙减小,密度反而增大,超过4°C时,才由于热运动加剧,分子间距离加大,密度渐渐减小。
结冰时水中的氢键增多,水分子间的空隙变大,体积增大,密度减小。
结尾
以上就是高中化学氢键全部核心知识点,不管是日常刷题还是高三冲刺复习都适用。分清两种氢键区别,牢记各类性质变化规律,考场遇到相关题型就能快速作答。持续整理高中化学干货,助力大家轻松拿下化学高分!
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