氢键

一个与电负性高的原子X共价结合的氢原子(X-H)带有部分正电荷,能再与另一个电负性高的原子(如Y)结合,形成一个聚集体X-H…Y,这种化学结合作用叫做氢键。X、Y原子的电负性越大、半径越小,则形成的氢键越强,例如,F-H…F是最强的氢键。氢键表面上有饱和性和方向性:一个H原子只能与两个其他原子结合,X-H…Y要尽可能成直线。但氢键H…Y之间的作用主要是离子性的,呈现的方向性和饱和性主要是由X和Y之间的库仑斥力决定的。氢键可以在分子内形成,称为内氢键;也可以在两个分子之间形成。分子间的氢键可使很多分子结合起来,形成链状、环状、层状或立体的网络结构。

氢键的键能比较小,通常只有17~25千焦/摩尔。但氢键的形成对物质的性质有显著影响,例如使熔点和沸点升高;溶质与溶剂之间形成氢键,使溶解度增大;在核磁共振谱中氢键使有关质子的化学位移移向低场;在红外光谱中氢键X-H…Y的形成使X-H的特征振动频率变小并伴有带的加宽和强度的增加;氢键的形成决定蛋白质分子的构象,在生物体中起重要的作用。

参考文章