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冰點降溫: 金幣+3, ICEPI+1, 應(yīng)助指數(shù)+1, 謝謝專家回帖解答，辛苦啦！ 2016-07-30 09:32:32
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根據(jù)： （1）三相點(+0.01oC)附近冰的升華熱為50.81kJ/mol。【http://www.shangxueba.com/ask/6043913.html】 即，0oC時：水(固) + 51 kJ/mol → 水(氣) (1) （2）0oC時液態(tài)水的汽化熱為45.02 kJ/mol�！�http://wenku.baidu.com/view/ad08380d52ea551810a6871c.html?re=view】 即，0oC時：水(液) + 45 kJ/mol → 水(氣) (2) 從式(1)、(2)得到 0oC時，水(固) + 6 kJ/mol → 水(液)。 (3) 《冰的結(jié)構(gòu)》每個水分子中的氧原子呈sp3雜化得到4個分子軌道；其中兩個sp3雜化軌道各自有一對孤對電子，可以分別與另外兩個水的氫原子構(gòu)成氫鍵；另外兩個sp3雜化軌道各有1個電子分別與水自身的兩個氫原子的電子構(gòu)成sigma單鍵。粗糙地說：冰中氫鍵代表了其中的短程相互作用，范德華力代表了其中的長程相互作用，兩者不等同。 其實液態(tài)水中也有氫鍵，只不過冰中的氫鍵構(gòu)成了有點像金剛石的結(jié)構(gòu)，而液態(tài)水中的氫鍵是雜亂無章的�？梢越普J為冰和水中的氫鍵總數(shù)差不多，其理由是：類似于H2O這樣的三原子分子，H2O與H2S的分子量分別為18和34，按理，質(zhì)量大的分子傾向于形成液體。但是常溫下H2S卻是氣體。顯然造成常溫下H2O是液體的主要原因是氫鍵。H2S中的氫鍵不足以使它形成液體。即液態(tài)水不但有氫鍵，而且氫鍵是水分子形成液體的主要相互作用。 正因為如此，可見水變成冰的過程中熵下降，即ΔS<0，即吸熱TΔS<0。換言之，氫鍵起的作用主要不是體現(xiàn)在能量效應(yīng)，而是在熵效應(yīng)上。 所以說：近似地說： 1、式(1)吸入的能量用于范德華力+氫鍵，即： 冰的升華熱51 kJ/mol = 范德華力的能量+氫鍵的能量 2、式(2)吸入的能量45 kJ/mol大致用于克服氫鍵。 3、式(3)吸入的能量6 kJ/mol大致用于克服范德華力。 （3）冰中取出1個水分子需要切斷4根氫鍵，但是因為每兩個水分子之間才能形成氫鍵，故平均說來，應(yīng)該合到2個氫鍵/冰中的水分子。即1mol冰中含氫鍵2mol。 所以1mol O—H…O氫鍵的“鍵能”為45/2=22 kJ/mol。 （4）文獻數(shù)據(jù)： 據(jù)知乎網(wǎng)【http://www.zhihu.com/question/37851442】：引用劉翊綸等編《基礎(chǔ)元素化學》 北京：高等教育出版社, 1992年，84頁數(shù)據(jù)如下：冰中水分子間結(jié)合能51.1 kJ/mol，其中氫鍵貢獻37.6 kJ/mol，剩余的13.5 kJ/mol為分子間作用能的貢獻（包括取向力、誘導(dǎo)力和色散力）。劉的數(shù)據(jù)37.6 kJ/mol相當于冰中O—H…O氫鍵貢獻應(yīng)該是18.8 kJ/mol，與本文分析的22 kJ/mol接近。 另外有冰中O—H…O氫鍵數(shù)據(jù)為19 kJ/mol。 【http://wenku.baidu.com/link?url= ... wtGAk11xXi8H8E4ONdW】 《結(jié)構(gòu)化學基礎(chǔ)》周公度,段連運(4版,2008)北京大學出版社，324頁中冰-Ih中O—H…O氫鍵數(shù)據(jù)為25 kJ/mol。也與本文分析的22 kJ/mol接近。 應(yīng)該指出以上分析還只是半定量的、不嚴格的，進一步嚴格的分析應(yīng)該在等壓相變下分析。 |
12樓2016-07-29 15:09:45
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