分子間作用力和氫鍵一、分子間作用力NH3、Cl2、CO2等氣體，在降低溫度、增大壓強(qiáng)時(shí)，能凝結(jié)成液態(tài)或固態(tài)。在這個(gè)過程中，氣體分子間的距離不斷縮短，最后由不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸?guī)則排列的固態(tài)。這說明物質(zhì)的分子之間必定存在著某種作用力，能把它們的分子聚集在一起。這種作用力叫做分子間作用力，又稱范德華力。我們知道，化學(xué)鍵是原子結(jié)合成分子時(shí)，相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用，而分子間作用力與化學(xué)鍵比起來要弱得多。分子間作用力隨著分子極性和相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大。分子間作用力的大小，對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等有影響。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)來說，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高。例如，鹵素單質(zhì)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增大，它們的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也相應(yīng)升高（見圖1-8），四鹵化碳也有類似的情形（見圖1-9）。溫度m 潮擊200 t"，'150100 p t 、工250 "□ * 20D250-50 C12 Br2相對(duì)分子質(zhì)星-100C虹-150-200r2-250 0圖IT鹵素單質(zhì)的島沸見與相對(duì)身子質(zhì)堇商關(guān)系溫度沸占SOO c凹 嬉點(diǎn)150 叫|□ 200^00400500-50 CC34 相對(duì)分■子質(zhì)星-100ct4-150-200 CF4-250四鹵化破的焰、沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系二、氫鍵前面巳介紹過某些結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大分子間作用力增大，以及它們的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)也隨著升高的事實(shí)。但是有些氫化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的遞變與以上事實(shí)不完全符合。讓我們來看一下圖1-10。從圖上可以看出，叫、叩和HF的沸點(diǎn)反常。例如，HF的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線的下降趨勢(shì)應(yīng)該在-90°C以下，而實(shí)際上是20°C；HO的沸點(diǎn)按2沸點(diǎn)曲線下降趨勢(shì)應(yīng)該在-70C以下，而實(shí)際上是100C。為什么HF、HO和NH的沸點(diǎn)會(huì)反常呢？這是因?yàn)樗鼈兊姆肿又g存在2 3著一種比分子間作用力稍強(qiáng)的相互作用，使得它們只能在較高的溫度下才能汽化。經(jīng)科學(xué)研究證明，上述物質(zhì)的分子之間存在著的這種相互作用，叫做氫鍵。氫鍵是怎樣形成的呢？現(xiàn)在以HF為例來說明。在HF分子中，由于F原子吸引電子的能力很強(qiáng)，H——F鍵的極性很強(qiáng)，共用電子對(duì)強(qiáng)烈地偏向F原子，亦即H原子的電子云被F原子吸引，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個(gè)半徑很小、帶部分正電荷的H核，與另一個(gè)HF分子帶部分負(fù)電荷的F原子相互吸引。這種靜電吸引作用就是氫鍵。它比化學(xué)鍵弱得多，但比分子間作用力稍強(qiáng)。通常我們也可把氫鍵看作是一種比較強(qiáng)的分子間作用力。分子間形成的氫鍵會(huì)使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高，這是因?yàn)楣腆w熔化或液體汽化時(shí)必須破壞分子間的氫鍵，從而需要消耗較多能量的緣故。為了與化學(xué)鍵相區(qū)別，在圖1-11中用“…”來表示氫鍵。共價(jià)鍵H-囹1-11KF始子間的氫鮮

水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，密度減小，是水的另一反常性質(zhì)，也可以用氫鍵來解釋。在水蒸氣中水是以單個(gè)的HO分子形式存在；在液態(tài)水中，2經(jīng)常以幾個(gè)水分子通過氫鍵結(jié)合起來，形成（H2O）n（見圖1-12）；在固態(tài)水（冰）中，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)，形成相當(dāng)疏松的晶體，從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙，造成體積膨脹，密度減小，因此冰能浮在水面上（見圖1-13）。水的這種性質(zhì)上（見圖1-13）。水的這種性質(zhì)/F/\HK..HH對(duì)于水生動(dòng)物的生存有重要的■■對(duì)于水