水的结构
水的结构
一、水分子结构
h2o分子结构中，是以o核为顶的等腰三角形。在水蒸气分子中测定：o-h距离为0.9568埃，h-h距离为1.54埃，h-o-h的键角为104.5°。
氢原子的电子构型为1s1，氧原子的电子构型为1s22s22p4。氧的2s22p4等6个电子以不等性sp3杂化规道与两个氢原子的1s1电子结合为4对，构成o-h共价键及两对孤对电子。
h-o-h所在平面与孤对电子所在平面是相互垂直的。
氢原子的s电子云与氧原子的p电子云相重叠，形成整个水分子的统一电子云，其电子云密度主要集中在氧核附近。从而构成氧端带负电、氢端带正电的典型极性分子。
水分子的偶极距很大，μ=1.84德拜。----极性甚强。
图1-1水的分子结构
二、液态水的结构
1、液态水的结构
水在液态下不是以单个水分子的形式存在，而是通过氢键产生缔合分子。
水的缔合是放热过程，所以温度升高，水的缔合程度下降，即（h2o）x的x值减小。在高温时，水主要以单分子状态存在。温度降低时水的缔合度增大，即（h2o）x的x值增大。273.16k时水结成冰，全部水分子缔合成一个巨大缔合分子。
每个水分子可以同相接近的另外四个水分子生成四个氢键。五个水分子之间就形成了四个氢键。
氢键能并不是*高，但它的数目多，切可在三维方向延伸展开，若全部饱和，总的氢键结合能可达10.2kcal/mol，对分子间作用来说已相当大。
气态的水分子大多是单个分子，间或有二聚体，很少三聚体。
2、液态水的结构模型
连续模型，或均相模型：在冰溶解为水时，并未使氢键断裂，只是发生氢键的弯曲或扭转，氢键的能量随h-o-h键角而变化。
混合模型：在冰溶解时有一部分氢键解体，液态水中存在一部分单个的自由水分子，而有相当部分仍以微小冰晶粒子状态存在（其中包含有数十个水分子而成为水的缔合体）。--一般水中是由自由水分子与微细晶体碎屑共存。
闪动模型：水分子之间的缔合不是固定的，而是在每一瞬间不断地交换对象，形成水分子的自扩散。
三、冰的结构
冰中的每一个水分子都被相邻的四个水分子包围，每个水分子位于变形四面体的顶点，冰是由无数个这样的四面体通过氢键互相连结成一个庞大的晶体。
在冰中，o-h距离为0.99埃，h-o-h的键角为109°30′。
由于氢键的方向性要求，水分子不能做到紧密堆积，整个冰的结构是六方晶系晶格，因此，冰的晶体具有较大的空隙，即水结成冰后，体积增大，密度减小。
晶格排列*整齐的是普通的冰，称为i或ih型，其密度只有0.92g/cm3。水分子的中心距离由2.67埃到3.47埃。
在不同的低温和高压下，冰的形态结构有13种相变，其密度从0.92到1.63g/cm3不等。
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氢原子的电子构型为1s1，氧原子的电子构型为1s22s22p4。氧的2s22p4等6个电子以不等性sp3杂化规道与两个氢原子的1s1电子结合为4对，构成o-h共价键及两对孤对电子。
h-o-h所在平面与孤对电子所在平面是相互垂直的。
氢原子的s电子云与氧原子的p电子云相重叠，形成整个水分子的统一电子云，其电子云密度主要集中在氧核附近。从而构成氧端带负电、氢端带正电的典型极性分子。
水分子的偶极距很大，μ=1.84德拜。----极性甚强。
图1-1水的分子结构
二、液态水的结构
1、液态水的结构
水在液态下不是以单个水分子的形式存在，而是通过氢键产生缔合分子。
水的缔合是放热过程，所以温度升高，水的缔合程度下降，即（h2o）x的x值减小。在高温时，水主要以单分子状态存在。温度降低时水的缔合度增大，即（h2o）x的x值增大。273.16k时水结成冰，全部水分子缔合成一个巨大缔合分子。
每个水分子可以同相接近的另外四个水分子生成四个氢键。五个水分子之间就形成了四个氢键。
氢键能并不是*高，但它的数目多，切可在三维方向延伸展开，若全部饱和，总的氢键结合能可达10.2kcal/mol，对分子间作用来说已相当大。
气态的水分子大多是单个分子，间或有二聚体，很少三聚体。
2、液态水的结构模型
连续模型，或均相模型：在冰溶解为水时，并未使氢键断裂，只是发生氢键的弯曲或扭转，氢键的能量随h-o-h键角而变化。
混合模型：在冰溶解时有一部分氢键解体，液态水中存在一部分单个的自由水分子，而有相当部分仍以微小冰晶粒子状态存在（其中包含有数十个水分子而成为水的缔合体）。--一般水中是由自由水分子与微细晶体碎屑共存。
闪动模型：水分子之间的缔合不是固定的，而是在每一瞬间不断地交换对象，形成水分子的自扩散。
三、冰的结构
冰中的每一个水分子都被相邻的四个水分子包围，每个水分子位于变形四面体的顶点，冰是由无数个这样的四面体通过氢键互相连结成一个庞大的晶体。
在冰中，o-h距离为0.99埃，h-o-h的键角为109°30′。
由于氢键的方向性要求，水分子不能做到紧密堆积，整个冰的结构是六方晶系晶格，因此，冰的晶体具有较大的空隙，即水结成冰后，体积增大，密度减小。
晶格排列*整齐的是普通的冰，称为i或ih型，其密度只有0.92g/cm3。水分子的中心距离由2.67埃到3.47埃。
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