化学世界(化学手抄报).docx

(原创文章,请勿抄袭)蚆为什么冰的密度比水小莇初中时我们就知道,同一种物质,在固态时密度要比液态密度大。然而,水是一个反例。如果我们在一个玻璃瓶内装满水放到冰箱里面,过一会就会发现,瓶子已经被膨胀的冰涨破,即使换上更结实的钢瓶,也未必能够抵挡。原因就在于,水分子间存在一种特殊的作用——氢键。袂自然界中的物质都是由原子、分子或离子构成的。这些微粒无时无刻都在做无规则运动(即所谓“分子热运动”)。我们知道温度越高,热运动越剧烈,那需要占据的空间自然也就越大。这就是我们耳熟能详的“热胀冷缩”的来由。同样,同一种物质,在液态时的热运动肯定比固态要剧烈。一般物质的密度随温度变化,都受这个因素影响。而水分子的特殊之处,就在于氢键。薂水的分子式是H₂O,氢和氧通过共享四个电子(氢的全部电子和氧的两个电子),使三个原子都达到了稳定的稀有气体电子结构。但我们知道,氧气是有氧化性的,而氢气,只有极少数情况表现氧化性。换而言之。氧的得电子能力远远强于氢,这就导致名义上是“共享电子”,实际上氢不仅没得到好处,反而自己电子控制权都被抢走一大块。快要成为一个裸露的质子了。被抢电子的氢自然不会甘心,它很快就盯上了复仇对象——另一个水分子中的氧原子。我们知道裸露的质子带着正电荷,而水分子中的氧原子呢,除了用于“共享”的电子以外,还有四个最外层电子呢!于是,异性相吸使得氢和氧相互接近,这种分子间的作用就是氢键了。氢键的数量也和温度有关,温度越高,水分子越活跃,就越能克服静电力的束缚,氢键自然越少。荿螃但是问题来了,既然氢键将水分子间的距离拉近了,那温度比水低得冰,氢键更多,密度不应该是更大吗?原因就在于水分子也是有大小的,可是水分子间却有着密密麻麻的氢键想将彼此距离拉近,原本的那点空间挤不下这么多水分子了。在氢键和水分子间的排斥力的作用下,水形成了一种骨架型结构。羄蚀从上图我们可以看到,在冰的结构中,水分子之间围成了许许多多的笼状结构,这些笼状结构内部有很多空隙,一下子就把冰的平均密度拉低了很多。这就是冰密度比水密度小的真正原因了。衿其实,氢键的意义远比它的知名度大得多。水是氧的氢化物,而与氧同族的硫、硒的氢化物的熔点都是零下几十度,倘若没有氢键的作用,水在常温下只能是气体,也就没有我们这些生命的存在了。,只缺少发现美的眼睛.........