题目

关于氢键数的问题
1mol冰中的氢键数是多少?1mol水中的氢键数是多少?是不是冰中的所有分子都有氢键而水中只有部分分子有氢键?还有关于水蒸气中的缔合分子,是不是只在100摄氏度以下的水蒸气中存在?

提问时间：2021-03-12

答案

冰中水分子的O原子以类似于金刚石中C原子的四面体空间网状结构排列,每2个O原子间都有一个H原子,更靠近H原子的O原子与它形成共价键,另一个与它形成氢键,即每个H原子都形成一个氢键,所以1mol冰中存在2mol氢键.
水中不存在冰晶体的长程有序结构,只有部分水分子与邻近的水分子保持短程有序.这种保持有序的“水簇”在不断生成、破坏和运动,且其程度与温度有关,因此无法得到1mol水中准确的氢键数.
对.根据第一问,完美的冰晶体里所有原子都形成氢键；根据第二问,液态水只有短程有序,总会存在未形成氢键的分子.
不是.水分子缔合是一个平衡,理论上任何温度都可能存在.但形成氢键是自由能减小的过程,高温不利于反应,100摄氏度以上时缔合物平衡分压很低.