氢原子与电负性大的原子X以共价键结合,若与电负性大、半径小的原子Y(O F N等)接近,在X与Y之间以氢为媒介,生成X-H?Y形式的一敌吃候种特殊的分子间或分子内相360问答互作用,称为氢键宴游。
氢键通常可用X-H?Y来表示。其中X以共价键(或离子键)与氢相连,具有较高的电负性,可以稳定负电荷,因此氢易爱解离,具有酸性(质子给予体)。而Y则具有较高的电子密度,源压轴诉广密一般是含有孤对电子有专例越季矛值球挥晌余销的原子,容易吸引氢质子强和脱好请协置推,从而与X和H原子形成三中心四电子键。
氢键的结合能是2—8千卡(Kcal)。氢键是一种比分子间作用力磁送(范德华力)稍强,比共价键和离子键弱很多的相互作用。其稳定性弱于共价键和离子键。
氢键键能大多在25-40kJ/mol之间。一般认为键能<25kJ/mol的氢键属于较弱氢键,键能在25-40kJ/mol的属于中等强度氢键,而键能>40kJ/mol的氢键则是较强氢键。曾经有一度认为最强的氢键是[HF2]中的FH?F键,计算出的键能大约为169kJ/mo须脚征治衡l。而事实上,用相温验低前便革同方法计算甲酸和氟离子间的[HCO2H?F]氢键键能,结果要比HF2的高出大约30kJ/mol。
氢键对化合物熔点和沸点的影响:
分子间形成氢键时,化合物的熔点、沸点显著升高。HF,H20和NH3等第二周期元素的氢化物,由于分子间氢键的存在,要使其固体熔化或液体气化,必须给予额外的能量破坏分子间的氢键,所以它们额强各赶争告量酸的熔点、沸点均高于各自同族的氢化物。
值得注意的是,能够形成分子毁亮内氢键的物质,其分子间氢键的形成将被削弱,因此纸它们的熔点、沸点不如只能形准获原成分子间氢键的物质高。硫酸、磷酸都是高沸点的无机强酸,但是硝酸由于可以生成分子内氢键的原因,却是挥发性的无机强酸。可以生成分子内氢键的邻硝基苯酚,其熔点远低于静阶加身解作马事治际交它的同分异构体对硝基苯酚。
由于具有静电性质和定向性质,氢键在分子形成晶体的堆积过程中有一定作用。尤其当体系中形成较多氢键时,通过氢键连接成网络结构和多维结构在提晶体工程学中有重要意触刘刑交义。
参考资料:百度百科-氢键