氢键的形成
⑴ 同种分子之间
现以HF为例说明氢键的形成.在HF分子中,由于F的电负性（4.0）很大,共用电子对强烈偏向F原子一边,而H原子核外只有一个电子,其电子云向F原子偏移的结果,使得它几乎要呈质子状态.这个半径很小、无内层电子的带部分正电荷的氢原子,使附近另一个HF分子中含有孤电子对并带部分负电荷的F原子有可能充分靠近它,从而产生静电吸引作用.这个静电吸引作用力就是所谓氢键.例如 HF与HF之间：
⑵ 不同种分子之间
不仅同种分子之间可以存在氢键,某些不同种分子之间也可能形成氢键.例如 NH3与H2O之间：
氢键形成的条件
⑴ 与电负性很大的原子A 形成强极性键的氢原子
⑵ 较小半径、较大电负性、含孤电子对、带有部分负电荷的原子B (F、O、N)
氢键的本质: 强极性键(A-H)上的氢核, 与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电引力.}
⑶ 表示氢键结合的通式
氢键结合的情况如果写成通式,可用X－H…Y①表示.式中X和Y代表F,O,N等电负性大而原子半径较小的非金属原子.
X和Y可以是两种相同的元素,也可以是两种不同的元素.
⑷ 对氢键的理解
氢键存在虽然很普遍,对它的研究也在逐步深入,但是人们对氢键的定义至今仍有两种不同的理解.
第一种把X－H…Y整个结构叫氢键,因此氢键的键长就是指X与Y之间的距离,例如F－H…F的键长为255pm.
第二种把H…Y叫做氢键,这样H…F之间的距离163pm才算是氢键的键长.这种差别,我们在选用氢键键长数据时要加以注意.
不过,对氢键键能的理解上是一致的,都是指把X－H…Y－H分解成为HX和HY所需的能量.
2．氢键的强度
氢键的牢固程度——键强度也可以用键能来表示.粗略而言,氢键键能是指每拆开单位物质的量的H…Y键所需的能量.氢键的键能一般在42kJ·mol-1以下,比共价键的键能小得多,而与分子间力更为接近些.例如, 水分子中共价键与氢键的键能是不同的.
而且,氢键的形成和破坏所需的活化能也小,加之其形成的空间条件较易出现,所以在物质不断运动情况下,氢键可以不断形成和断裂.
3．分子内氢键
某些分子内,例如HNO3、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键.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.如图所示
4．氢键形成对物质性质的影响
氢键通常是物质在液态时形成的,但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中.例如在气态、液态和固态的HF中都有氢键存在.能够形成氢键的物质是很多的,如水、水合物、氨合物、无机酸和某些有机化合物.氢键的存在,影响到物质的某些性质.
（1）熔点、沸点
分子间有氢键的物质熔化或气化时,除了要克服纯粹的分子间力外,还必须提高温度,额外地供应一份能量来破坏分子间的氢键,所以这些物质的熔点、沸点比同系列氢化物的熔点、沸点高.分子内生成氢键,熔、沸点常降低.例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45℃）比有分子间氢键的间位熔点（96℃）和对位熔点（114℃）都低.
（2）溶解度
在极性溶剂中,如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大.HF和HN3在水中的溶解度比较大,就是这个缘故.
（3）粘度
分子间有氢键的液体,一般粘度较大.例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物,由于分子间可形成众多的氢键,这些物质通常为粘稠状液体.
（4）密度
液体分子间若形成氢键,有可能发生缔合现象,例如液态HF,在通常条件下,除了正常简单的HF分子外,还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n. nHF(HF)n
其中n可以是2,3,4….这种由若干个简单分子联成复杂分子而又不会改变原物质化学性质的现象,称为分子缔合.分子缔合的结果会影响液体的密度.
H2O分子之间也有缔合现象. nH2O(H2O)n
常温下液态水中除了简单H2O分子外,还有(H2O)2,(H2O)3,…,(H2O)n等缔合分子存在.降低温度,有利于水分子的缔合.温度降至0℃时,全部水分子结成巨大的缔合物——冰.
氢键形成对物质性质的影响
分子间氢键使物质的熔点(m.p)、沸点(b.p)、溶解度(S)增加; 分子内氢键对物质的影响则反之.
范德华力之一
范德华力是存在于分子间的一种吸引力,它比化学键弱得多.一般来说,某物质的范德华力越大,则它的熔点、沸点就越高.对于组成和结构相似的物质,范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强.
范德华力之二
范德华力也叫分子间力.分子型物质能由气态转变为液态,由液态转变为固态,这说明分子间存在着相互作用力,这种作用力称为分子间力或范德华力.分子间力有三种来源,即色散力、诱导力和取向力.色散力是分子的瞬时偶极间的作用力,它的大小与分子的变形性等因素有关.一般分子量愈大,分子内所含的电子数愈多,分子的变形性愈大,色散力亦愈大.诱导力是分子的固有偶极与诱导偶极间的作用力,它的大小与分子的极性和变形性等有关.取向力是分子的固有偶极间的作用力,它的大小与分子的极性和温度有关.极性分子的偶极矩愈大,取向力愈大；温度愈高,取向力愈小.
在极性分子间有色散力,诱导力和取向力；在极性分子与非极性分子间有色散力和诱导力；在非极性分子间只有色散力.实验证明,对大多数分子来说,色散力是主要的；只有偶极矩很大的分子(如水),取向力才是主要的；而诱导力通常是很小的.
范德华力之三
在物质的聚集态中,分子间存在着一种较弱的吸引力,作用能的大小一般只有每摩尔几千焦至几十千焦,比化学键的键能小1～2个数量级,亦称范德华引力或范氏力.它由三部分作用力组成：①当极性分子相互接近时,它们的固有偶极将同极相斥而异极相吸,定向排列,产生分子间的作用力,叫做取向力.偶极矩越大,取向力越大.②当极性分子与非极性分子相互接近时,非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下,发生极化,产生诱导偶极,然后诱导偶极与固有偶极相互吸引而产生分子间的作用力,叫做诱导力.当然极性分子之间也存在诱导力.③非极性分子之间,由于组成分子的正、负微粒不断运动,产生瞬间正、负电荷重心不重合,而出现瞬时偶极.这种瞬时偶极之间的相互作用力,叫做色散力.分子量越大,色散力越大.当然在极性分子与非极性分子之间或极性分子之间也存在着色散力.范德华引力是存在于分子间的一种不具有方向性和饱和性,作用范围在几百个皮米之间的力.它对物质的沸点、熔点、气化热、熔化热、溶解度、表面张力、粘度等物理化学性质有决定性的影响.
