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氫鍵

放大字體  縮小字體 發(fā)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(fù)性很強(qiáng),與H形成的共價(jià)鍵顯較強(qiáng)極性,共用電子對(duì)偏于FON這邊而使其為負(fù)極,H則為正極。當(dāng)另外一個(gè)電負(fù)性強(qiáng)的原子接近H時(shí),就會(huì)產(chǎn)生靜電引力。氫原子和電負(fù)性強(qiáng)的X原子形成共價(jià)鍵之后,又與另外一個(gè)電負(fù)性強(qiáng)的Y原子產(chǎn)生較弱的靜電引力,這種作用力叫氫鍵?梢员硎緸XHY

如第ⅥA族氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)的氫化物的沸點(diǎn)遞變規(guī)律,由H2Te,H2SeH2S,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(diǎn)遞減。但分子量最小的H2O的沸點(diǎn)卻陡然升高。這是因?yàn)檠醯碾娯?fù)性很強(qiáng),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(diǎn)的變化規(guī)律中,HFNH3也顯得特殊,這也是因?yàn)樾纬闪?/font>FHFNHN氫鍵。H2OHF,NH3分子間的氫鍵,在固態(tài)、液態(tài)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(shù)物質(zhì)的密度,總是固態(tài)大于液態(tài)的,但H2O0℃附近的密度卻是液態(tài)大于固態(tài)的。這是因?yàn)楣虘B(tài)H2O()分子間存在OHO氫鍵,使它具有空洞結(jié)構(gòu),此時(shí)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(zhì)。例如凝結(jié)成冰時(shí)的反常膨脹,沸點(diǎn)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(nèi)。如鄰-硝基苯酚通過分子內(nèi)氫鍵形成一個(gè)閉合二員環(huán): 結(jié)果它的沸點(diǎn)(45)比對(duì)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(dāng)普遍,從水、醇、酚、酸、堿及胺等小分子到復(fù)雜的蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu),構(gòu)象、性質(zhì)與功能,因此研究氫鍵對(duì)認(rèn)識(shí)物質(zhì)具有特殊的意義。

 

氫鍵有以下特點(diǎn):①鍵能在1040kJ·mol-1范圍內(nèi),因此遠(yuǎn)比化學(xué)鍵弱,卻比范德華力稍強(qiáng)的鍵。氫鍵鍵長是指XY的距離,它比共價(jià)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(gè)原子中XY盡量遠(yuǎn)離,其鍵角常在120°~180°,H的配位數(shù)為2。
 
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