水蒸气中存在氢键吗

水蒸气中确实存在氢键，尽管数量远少于液态水。水分子在气态时会短暂形成氢键，平均每个分子能保持约1-2个氢键连接。这些氢键寿命极短，仅持续皮秒级别。实验数据显示，水蒸气中约10-15%的分子会同时参与氢键网络，形成小团簇。温度升高会减少氢键形成概率，在100°C时，氢键比例降至5-8%。这些短暂氢键对水蒸气的热力学性质有显著影响，使其比理想气体行为更复杂。

水蒸气中的氢键直接影响水分子的振动频率。红外光谱研究表明，气态水分子在3400-3800 cm⁻¹区间出现特征吸收峰，证明氢键存在。这些氢键使水蒸气比其他简单分子具有更高的比热容，约2.1 J/g·K。水蒸气凝结时释放的潜热高达2260 J/g，部分归因于氢键断裂需要能量。云层形成过程中，水蒸气分子间的氢键相互作用影响降水效率，山区年降水量可达平原地区的2-3倍。