题目

当水凝固为冰时,分子运动速率变小,间隔变小,密度应变大,但是冰的密度变小了,为什么?

提问时间：2020-10-30

答案

氢键作用
氢键是特殊的分子间或分子内的作用.它是由极性很强的A—H键上的氢原子跟另一个键（可存在于同一种分子或另一种分子中）上电负性很强、原子半径较小的B原子（如F、O、N等）的孤对电子之间相互吸引而成的一种键（A－H…B）.当电负性很大的F、O、N原子和H形成极性很强的F—H、O－H、N－H键时,它们中共用电子对基本上偏向于这些电负性大的原子一边,使H原子几乎成为“裸露”的氢核.氢核的半径很小,带δ+的氢核对另外的F、O、N原子有强烈的静电作用,这就形成氢键.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.表示式中的实线表示共价键,虚线表示氢键.H和B两原子中心的距离就是氢键的键长.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能.因此氢键不属于化学键,而属于一般分子间力范畴.在A—H…B中,为了使A和B原子中电子云之间斥力最小,所成氢键较强,体系较稳定,A和B应尽量距离远一些,故A—H…B必须在同一直线上.这表明氢键有方向性.另外,H的原子半径比A和B小得多.当形成A—H…B后,如再有另外的A或B靠近它们时,这个原子的电子云会受原先氢键中A、B中电子云的排斥,因此一个H原子不能再形成第二个氢键.这表明氢键具有饱和性.氢键的强弱跟A、B元素的电负性和原子半径大小有关.半径越小、电负性越大,形成的氢键越强.碳原子的电负性较小,一般不易形成氢键.氯原子的电负性虽大,但原子半径较大,因而形成的氢键也很弱.用氢键的形成可以解释水、氢氟酸、氨等沸点的反常现象,解释醇、甲酸、乙酸沸点较高以及氨、低级醇易溶于水的原因.因此,氢键的形成会使化合物的性质（如熔点、沸点、溶解度）发生很大变化.由于一般的糖、蛋白质、脂肪中都含有氢键,因此氢键在生物化学中有特别重要的意义.当在苯酚的邻位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2等基团时,酚羟基中的氢原子可能跟这些基团中的氧原子形成分子内氢键,生成螯合环.