ⅣA~ⅦA氫化物熔點(diǎn)、沸點(diǎn)遞變情況見圖4-32。從中我們發(fā)現(xiàn),NH3、H2O、HF的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)偏高,原因是這些分子之間除有分子間力外,還含有氫鍵。
氫鍵是指分子中與電負(fù)性很大的原子(X)以共價(jià)鍵相連的H原子,由于X強(qiáng)烈吸引價(jià)電子,致使H原子帶上部分正電荷,與另一分子中電負(fù)性很大的原子Y之間形成的一種弱鍵作用力,表示為:X-H…Y。氫鍵的鍵長(zhǎng)通常指X、Y原子之間的距離。
形成氫鍵要求X、Y電負(fù)性大,原子半徑要小,且有孤對(duì)電子,能夠滿足此條件的原子主要有F、N、O三種原子。
氫鍵的鍵能在10~40kJ/mol范圍內(nèi),遠(yuǎn)比化學(xué)鍵弱,比分子間力稍強(qiáng),所以氫鍵常被看作是一種特殊的分子間力。氫鍵具有方向性和飽和性,形成氫鍵的X、Y原子盡可能遠(yuǎn)離,鍵角常在120°~180°之間。
分子間氫鍵的存在,使得物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。如果溶質(zhì)分子與溶劑分子之間形成氫鍵,則溶質(zhì)的溶解度增大。氫鍵的存在使水具有一些反常性質(zhì),如沸點(diǎn)高、密度大、熱容量大,凝結(jié)時(shí)發(fā)生締合,結(jié)成巨大的締合物——冰。
氫鍵不僅存在于分子間,也可以存在于分子內(nèi)。如圖4-33所示,鄰-硝基苯酚通過分子內(nèi)氫鍵形成一個(gè)六元環(huán),結(jié)果鄰-硝基苯酚的熔點(diǎn)(45℃)比對(duì)-或間-硝基苯酚(96℃或114℃)低,且在水中溶解度很小。