分子间作用力和氢键的重要性

1.分子间作用力

经验告诉我们，液氮汽化、干冰的升华都需要吸收能量；而许多气体凝聚为液体，甚至凝结为固体需要足够低的温度，这些都说明分子间存在着某种作用力，可以把分子聚集在一起，这种分子和分子之间的作用力称为分子间作用力。1837年，荷兰物理学家范德华首先对分子间作用力进行了研究，因此分子间作用力又被称为范德华力。分子间作用力比化学键要弱得多。

图5-11　干冰升华

图5-12　范德华（J.D.Vander Waals）

分子间作用力的范围较小。固态时分子间作用力较大，液态次之，而气态时分子间作用力很小。

分子间作用力的大小对物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质都有一定影响。分子间作用力越大，物质的熔、沸点就越高，这是因为物质熔化或汽化需要吸收能量克服分子间作用力。一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，分子间作用力也增大，熔、沸点也随之升高。表5-7中卤素单质的熔、沸点就证明了这一点。

表5-7　卤素单质的熔点和沸点

2.氢键(www.xing528.com)

经过研究发现，有些氢化物的熔、沸点递变规律与以上规律不完全相符。例如，H2O的相对分子质量虽然比同类型的H2S要小，但熔、沸点却比H2S要高得多，这说明H2O分子间除了范德华力以外，还有一种比范德华力更大的分子间作用力，我们称之为氢键。

表5-8　某些氢化物的沸点

观察思考

表5-8中的数据有何反常之处？

在H2O分子中，由于O原子吸引电子的能力强，共用电子对强烈地偏向O原子，使H原子几乎成为裸露的带正电荷的原子核，这样它就可以与另外一个分子中的O原子产生较强的静电作用形成氢键。由于氢键属于一种特殊的分子间作用力，它比化学键弱得多，所以一般用……表示。

当氢原子与吸引电子能力很强的元素（如F、O、N）的原子结合时，它能与另一分子中吸引电子能力很强的原子之间产生静电引力，这种静电引力叫作氢键。除了H2O分子间可以形成氢键外，NH3分子之间、HF分子之间也可以形成氢键。

正是由于某些氢化物分子间存在氢键，增大了分子间的吸引力，当它们的分子汽化时，除了克服范德华力外，还必须破坏氢键，需要消耗更多的能量，使得它们比只有范德华力的同类物质的熔、沸点要高。

图5-13　水分子氢键示意图