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氫鍵

放大字體  縮小字體 發布日期:2006-08-18

氫鍵是一種特殊的分子間作用力,其能量約在1030kJ·mol-1間。FO,N電負性很強,與H形成的共價鍵顯較強極性,共用電子對偏于FON這邊而使其為負極,H則為正極。當另外一個電負性強的原子接近H時,就會產生靜電引力。氫原子和電負性強的X原子形成共價鍵之后,又與另外一個電負性強的Y原子產生較弱的靜電引力,這種作用力叫氫鍵。可以表示為XHY

如第ⅥA族氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)的氫化物的沸點遞變規律,由H2TeH2SeH2S,隨分子量的遞減,分子的半徑遞減;隨分子間作用力的減小,沸點遞減。但分子量最小的H2O的沸點卻陡然升高。這是因為氧的電負性很強,H2O分子間形成了O-HO氫鍵,所以H2O分子間作用力大于同族其他氫化物。ⅦA和ⅤA族氫化物沸點的變化規律中,HFNH3也顯得特殊,這也是因為形成了FHFNHN氫鍵。H2O,HFNH3分子間的氫鍵,在固態、液態都存在,它們許多特性都可以用氫鍵概念加以解釋。例如絕大多數物質的密度,總是固態大于液態的,但H2O0℃附近的密度卻是液態大于固態的。這是因為固態H2O()分子間存在OHO氫鍵,使它具有空洞結構,此時冰的密度就小于水,所以冰可浮于水面。

 

氫鍵的存在使水具有很多反常性質。例如凝結成冰時的反常膨脹,沸點高,密度大,熱容量大。氫鍵不僅能存在于分子間,也能存在于分子內。如鄰-硝基苯酚通過分子內氫鍵形成一個閉合二員環: 結果它的沸點(45)比對位或間位的硝基苯酚(96°或114)要低,在水中的溶解度也較小。氫鍵的存在相當普遍,從水、醇、酚、酸、堿及胺等小分子到復雜的蛋白質等生物大分子都可形成氫鍵。氫鍵的存在直接影響分子的結構,構象、性質與功能,因此研究氫鍵對認識物質具有特殊的意義。

 

氫鍵有以下特點:①鍵能在1040kJ·mol-1范圍內,因此遠比化學鍵弱,卻比范德華力稍強的鍵。氫鍵鍵長是指XY的距離,它比共價鍵鍵長大得多,但是比范德華半徑之和要小。②具有方向性和飽和性:形成氫鍵的3個原子中XY盡量遠離,其鍵角常在120°~180°,H的配位數為2。
 
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