水的沸點比硫化氫高是因爲水分子間存在氫鍵對嗎
題目:
水的沸點比硫化氫高是因爲水分子間存在氫鍵對嗎
解答:
氫鍵通常是物質在液態時形成的,但形成後有時也能繼續存在於某些晶態甚至氣態物質之中.例如在氣態、液態和固態的HF中都有氫鍵存在.能夠形成氫鍵的物質是很多的,如水、水合物、氨合物、無機酸和某些有機化合物.氫鍵的存在,影響到物質的某些性質.
1、熔點、沸點
分子間有氫鍵的物質熔化或氣化時,除了要克服純粹的分子間力外,還必須提高溫度,額外地供應一份能量來破壞分子間的氫鍵,所以這些物質的熔點、沸點比同系列氫化物的熔點、沸點高.分子內生成氫鍵,熔、沸點常降低.例如有分子內氫鍵的鄰硝基苯酚熔點(45℃)比有分子間氫鍵的間位熔點(96℃)和對位熔點(114℃)都低.
2、溶解度
在極性溶劑中,如果溶質分子與溶劑分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大.HF和NH3在水中的溶解度比較大,就是這個緣故.
3、粘度
分子間有氫鍵的液體,一般粘度較大.例如甘油、磷酸、濃硫酸等多羥基化合物,由於分子間可形成衆多的氫鍵,這些物質通常爲粘稠狀液體.
4、密度
液體分子間若形成氫鍵,有可能發生締合現象,例如液態HF,在通常條件下,除了正常簡サ腍F分子外,還有通過氫鍵聯繫在一起的複雜分子(HF)n.nHF(HF)n .其中n可以是2,3,4….這種由若干個簡單分子聯成複雜分子而又不會改變原物質化學性質的現象,稱爲分子締合.分子締合的結果會影響液體的密度.
5、氫鍵形成對物質性質的影響
分子間氫鍵使物質的熔點(m.p)、沸點(b.p)、溶解度(S)增加,分子內氫鍵對物質的影響則反之.
以 HF 爲例,F 的電負性相當大,電子對偏向 F,而 H 幾乎成了質子,這種 H 與其它分子中電負性相當大、r 小的原子相互接近時,產生一種特殊的分子間力 —— 氫鍵.表示爲···· :F-H····F-H
兩個條件:1.與電負性大且 r 小的原子(F,O,N)相連的 H ; 2.在附近有電負性大,r 小的原子(F,O,N).
2.氫鍵的特點
1°飽和性和方向性
由於 H 的體積小,1 個 H 只能形成一個氫鍵.由於 H 的兩側電負性極大的原子的負電排斥,使兩個原子在 H 兩側呈直線排列.除非其它外力有較大影響時,才可能改變方向.
2°氫鍵的強度
介於化學鍵和分子間作用力之間,和電負性有關.
--- F-H ···· F O — H ···· O N-H····N
E/kJ·mol-1 28.0 18.8 5.4
3.氫鍵對於化合物性質的影響
分子間存在氫鍵時,大大地影響了分子間的結合力,故物質的熔點、沸點將升高.CH3CH2-OH 存在分子間氫鍵,而分子量相同的 H3C-O-CH3 無氫鍵,故前者的 b.p.高.
HF、HCl、HBr、HI ,從范德華力考慮,半徑依次增大,色散力增加,b.p.高,故 b.P.爲 HI > HBr > HCl,但由於 HF 分子間有氫鍵,故 HF 的b.p.在這裡最高,破壞了從左到右 b.p.升高的規律.H2O,NH3 由於氫鍵的存在,在同族氫化物中 b.p.亦是最高.
H2O 和 HF 的分子間氫鍵很強,以致於分子發生締合,以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在,而 (H2O)2 排列最緊密,4℃時,(H2O)2 比例最大,故 4℃ 時水的密度最大.可以形成分子內氫鍵時,勢必削弱分子間氫鍵的形成.故有分子內氫鍵的化合物的沸點、熔點不是很高.
添加新評論