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从水的特殊物理性质.


2.表示:氢键可以用A—H…B表示。A和B可以 是同种原子,也可以是不同种原子,但都是电 负性较大、半径极小的非金属原子(一般就是 N、O、F)。表示式中的实线表示共价键, 虚线表示氢键。 3.氢键的键能一般小于40kJ/mol,比共价键的 键能小得多,比较接近分子间作用力,比范德 华力大.因此氢键不属于化学键,而属于一般 分子间作用力范畴。
液态水中的氢键
在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在; 在液态水中,经常是几个水分子通过氢键结合 起来,形成(H20)n(如上图);在固态水 (冰)中,水分子大范围地以氢键互相联结, 形成相当疏松的晶体,从而在结构中有许多空 隙,造成体积膨胀,密度减小,因此冰能浮在 水面上.
随温度升高,同时发生两种相反的过程:一 是冰晶结构小集体受热不断崩溃,缔合分子减少; 另一是水分子间距因热运动不断增大.0~4℃间, 前者占优势, 4℃以上,后者占优势, 4℃时, 两者互不相让,招致水的密度最大.
从水的特殊物理性质 -------漫谈氢键
厦大附中 潘四梅
研究表明,水与玻璃的作用是通过水的氢键与 表面的羟基之间来发生的.最近,中科院物理所王 恩哥小组在这项研究中取得了重要突破。他们在近 几年对水的系列研究工作基础上,首次证明存在一 种稳定的二维冰相。它是由四角形和八角形的氢键 网格交替组成的,与一种特殊形式铺成的地板图案 极其相似。这是人类首次发现一种化学键构形上完 全不同于已知体态冰的新的二维冰结构。专家认为, 这项成果不但丰富了人们对冰的认识,而且为人们 深入探索水与表面的相互作用规律和解释相关的物 理性质开辟了新的途径。
25
0 -25 -50 -75 -100
HF
H2Te NH3 H2S HCl PH3 SiH4× H2Se AsH3 HBr SbH3 HI
×
SnH4
×
GeH4
-125
-150 CH 4
×
2
3
4
5 周期
一些氢化物的沸点
非金属元素的氢化物在固态时是分子晶 体,其熔沸点和其分子量有关.对于同一主 族非金属元素而言,从上到下,分子量逐渐 增大,熔沸点应逐渐升高.而HF、H2O、 NH3却出现反常,为什么? 说明在HF、H2O、NH3分子间还存在 除分子间作力之外的其他作用.这种作用就 是氢键.
4.氢键的分类 (1)分子间氢键
(2)分子内氢键
5.氢键对物质熔沸点的影响: 分子间氢键使物质熔沸点升高
分子内氢键使物质熔沸点降低
讨论:尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量相近 的三种分子,但这三种物质的熔点和沸点相差 比较大.尿素常温下是固体,熔点在200℃以上; 醋酸的熔点为16.6℃,在温度低于16.6℃时即 凝结成冰状的固体;常温下硝酸是一种具有挥 发性的液体.试根据上述三种物质熔、沸点差 异较大的事实,分析它们可能含有的氢键,画 出示意图.
生命活动中的氢键
二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方向排列成具有 周期性的结构的构象,是多肽链局部的空间结构(构象), 主要有α-螺旋、β-折叠、β-转角等几种形式,它们是构 成蛋白质高级结构的基本要素。 蛋白质的生物学活性和理 化性质主要决定于空间结构的完整
变性作用是蛋白质受物理或化学因素 的影响,改变其分子内部结构和性质的作 用。一般认为蛋白质的二级结构和三级结 构有了改变或遭到破坏,都是变性的结果。 强酸、强碱使蛋白质变性,是因为强酸、 强碱可以使蛋白质中的氢键断裂。

氢键
水分子中O-H键是极性共价键,氧原子 与氢原子共用的电子对强烈的偏向氧原子,使 氢原子几乎成了“裸露”的质子.这样,一个 水分子中相对显正电性的氢原子就能和另一个 水分子相对带负电性的氧原子上的孤电子对接 近并产生相互作用,这种相互作用叫做氢键.
1.定义:当氢原子与电负性大的X原子以共价键 结合时,它们之间的共用电子对强烈地偏向X, 使H几乎成为“裸露”的质子,这样相对显正电 性的H与另一分子相对显负电性的X中的孤对电 子接近并产生相互作用,这种相互作用称氢 键。 。
水的物理性质:
纯净的水是无色、无味的透明液体。在 1.0×105Pa下,水的凝固点(熔点)为0.00℃, 沸点为100.00℃。水的密度比较特殊。在0℃~ 4℃之间随着温度的升高密度不是减小而是增大, 0℃时为0.999841g/cm3,到4℃时达到最大值 为1.000000g/cm3,4℃以后和一般物质一样随 温度升高而逐渐减小(20℃为0.998203g/ cm3,100℃时为0.958354g/cm3。水结冰体积膨 胀
温度/℃
250 200 15000 CCl 4 × 50
-50
CBr4
0
-100 -150 -200
100 200 300 400 500 × CCl4 ×CF4 × CF
4
相对分子质量
-250
四卤化碳的熔沸点与 相对原子质量的关系
沸点/℃
100
75 50
H2O
我们在学习化学的过程中还有什么地方能用氢 键的知识来解释的?
(1)醇比含有相同碳原子的烃熔沸点高
(2)低级醇易溶于水
(3)含有相同C原子数的醚为什么熔沸点 低于醇 (4)为什么醚也可以溶于水 (5)HF酸是弱酸 …………
拓展视野:
水孕育生命,水养育人类。人体内水的重量约占 70%。人们平常喝的天然水是由许多水分子缔合成的簇 团,参与体内生物化学作用差。人体动脉内的脂质沉积 随着年龄增长逐渐增多,血流阻力增大,同时动脉管腔 变窄,血流量减少。中老年人可能患动脉粥样硬化症、 高脂血症和高血压症,有的人还伴发血粘度高、血糖高、 血尿酸高,产生微循环障碍,这些病变,形成心脑血管 病、糖尿病等,促使人体器官功能提前衰减,缩短了人 应享的自然寿命。只有认识水的结构及其变化,了解有 关的医学研究成果,才能领悟喝天然水是产生上述老年 病的重要原因,并企盼饮用小分子水,以祛疾养生,益 寿延年。
6.氢键还影响物质的溶解性 NH3为什么极易溶于水? NH3溶于水是形成N-H…O还是形成O-H…N?
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正是这样,NH3溶于水溶液呈碱性
相似相溶──水和 甲醇的相互溶解 (深蓝色虚线为氢 键)
讨论水的特殊性:
(1)水的熔沸点比较高?
(2)为什么水结冰后体积膨胀?
(3)为什么水在4℃时密度最大?
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