氢键与配位键

本页只讲一条中四内容标准：氢键与配位键。这是化学键一章的两种特殊键。

它们名字看似相近，本质却很不同，考试很爱考你能否把它们分清。请精确掌握每一种是什么、如何形成，以及各自一个清晰的例子。

配位键（配位共价键）

配位键，又称配位共价键，是一种共用电子对只由两个原子中的一个提供的共价键。在普通共价键里，每个原子各给共用电子对一个电子；在配位键里，一个原子（给体）提供这一对的两个电子，而另一个原子（受体）一个也不提供，但仍与之共用。

配位键要形成，给体必须有孤对电子（未共用的一对电子），受体必须有一个空轨道来接收它。一旦形成，配位键与普通共价键完全相同，原子只是共用一对电子。

它用一支**箭头（→）**画出，由给体原子指向受体原子，以表明这两个电子来自何处。

经典例子是铵离子 NH₄⁺。氨分子（NH₃）的氮原子有一对孤对电子。

当氨遇到氢离子（H⁺），它没有电子、有一个空轨道，氮就把它的孤对电子给出给这个 H⁺。一个新的 N–H 配位键形成，整个微粒变成 NH₄⁺。

此后铵离子里的四个 N–H 键完全相同。

氢键

氢键是完全不同的东西：它是分子之间的一种弱吸引力，而不是靠共用或转移电子来构成化合物的键。它在一个分子里的氢原子以共价键与一个小而强电负性的原子，氟、氧或氮，相连，随后被邻近分子上电负性原子的孤对电子所吸引时形成。

由于 F、O、N 强烈地把共用电子拉向自己，氢带上少许正电，F、O 或 N 带上少许负电。一个分子里带少许正电的氢，被下一个分子里带少许负电的原子所吸引。

这种吸引比共价键或离子键弱得多，但比分子之间普通的力要强。水分子之间的氢键，正是水这么小的分子却有异常高的沸点的原因，也是冰密度较小、能浮在液态水上的原因。

例题

题目。 请解释铵离子 NH₄⁺ 中的配位键如何形成，并说明它如何画出。

第一步，找出给体。 在氨分子（NH₃）里，氮原子有三个 N–H 共价键和一对未共用的孤对电子。

第二步，找出受体。 氢离子 H⁺ 是失去了电子的氢原子，所以它没有电子，有一个空轨道随时准备接收一对电子。

第三步，形成键。 氮把它的孤对电子给出，进入 H⁺ 的空轨道。

这个新 N–H 键的两个电子都只来自氮，所以这是一个配位键（配位共价键）。

第四步，画出并解读。 配位键画成一支箭头 N → H，由氮（给体）指向新加的氢。

所形成的微粒是 NH₄⁺，此后四个 N–H 键彼此等同。

答案。 NH₃ 里的氮把孤对电子给出给有空轨道的 H⁺，形成一个画作 N → H 的配位键；所生成的离子是 NH₄⁺。

练习题

题目。 水分子之间靠氢键相互吸引。

(a) 说出形成氢键所需的条件。(b) 解释为什么氢键使水有异常高的沸点。

答案。 (a) 当一个氢原子以共价键与强电负性原子（氟、氧或氮）相连，并被邻近分子上电负性原子的孤对电子所吸引时，就形成氢键。在水里，氢与氧相连。(b) 水分子之间众多的氢键是额外的吸引力，分子要分开成蒸气之前必须先克服它们。由于打断这些吸引需要更多能量，水的沸腾温度比它这般大小的分子本该有的要高得多。

考试提示

不要把两种键弄混，这是最常见的错误。配位键是微粒内部的一种共价键，共用的两个电子都来自一个原子；用**箭头 →**表示。

氢键是分子之间的弱力，只在氢与 F、O 或 N 相连时才有；它不是把化合物维系在一起的东西。对配位键，一定要说出带孤对电子的给体与带空轨道的受体。

对氢键，一定要说出 F、O 或 N 这个条件，并记住它比共价键与离子键弱。

本节定位

本条标准延伸了你之前学的共价键，配位键就是一种特殊的共价键，并引入一种分子间作用力，即氢键，用来帮助解释**化学键一章及以后的物理性质。请用复习笔记复习定义与图示，用例题**操练画 NH₄⁺ 的配位键。

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快速回顾

• 配位键（配位共价键）是一种两个共用电子都来自一个原子的共价键；用**箭头 →**画出。
• 它需要带孤对电子的给体与带空轨道的受体（例子：NH₄⁺）。
• 氢键是分子之间的弱力，氢与 F、O 或 N 相连时才有。
• 氢键解释了水的高沸点以及冰为何浮起。
• 配位键 = 微粒内部；氢键 = 微粒之间。