水分子氢键

教材理解：浙科版教材P6，“由于水分子之间的氢键，使得水具有缓和温度变化的作用”。这个问题其实是化学和物理问题——氢键的结构和作用，造成水的比热大，吸收和释放的能量多从而缓和温度变化。

一、氢键

在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。

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。X与Y可以是同一种类原子，如水分子之间的氢键。氢键的存在，影响到物质的某些性质。

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。

二、氢键对化合物熔点和沸点的影响

分子间形成氢键时，化合物的熔点、沸点显著升高。HF，H2O和NH3等第二周期元素的氢化物，由于分子间氢键的存在，要使其固体熔化或液体气化，必须给予额外的能量破坏分子间的氢键，所以它们的熔点、沸点均高于各自同族的氢化物。

三、氢键有饱和性和方向性

1．饱和性

由于氢原子特别小而原子A和B比较大，所以A—H中的氢原子只能和一个B原子结合形成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥，另一个电负性大的原子B′就难于再接近氢原子。

2．方向性

是由于电偶极矩A—H与原子B的相互作用，只有当A—H…B在同一条直线上时最强，同时原子B一般含有未共用电子对，在可能范围内氢键的方向和未共用电子对的对称轴一致，这样可使原子B中负电荷分布最多的部分最接近氢原子，这样形成的氢键最稳定。

例如，DNA中两条链的碱基通过氢键配对，而氢键的饱和性和方向性使得双螺旋的碱基配对具有专一性，即A-T靠2个氢键配对而C-G靠3个氢键配对，如下图：