氫原子與電負性大的原子X以***價鍵結合,若與電負性大、半徑小的原子Y(O F N等)接近,在X與Y之間以氫為媒介,生成X-H…Y形式的壹種特殊的分子間或分子內相互作用,稱為氫鍵。
氫鍵既可以是分子間氫鍵,也可以是分子內的。其鍵能最大約為200kJ/mol,壹般為5-30kJ/mol,比壹般的***價鍵、離子鍵和金屬鍵鍵能要小,但強於靜電引力。
氫鍵對於生物高分子具有尤其重要的意義,它是蛋白質和核酸的二、三和四級結構得以穩定的部分原因。
擴展資料
氫鍵的分類
壹、分子間氫鍵
分子間有氫鍵的液體,壹般粘度較大。例如甘油、磷酸、濃硫酸等多羥基化合物,由於分子間可形成眾多的氫鍵,這些物質通常為粘稠狀液體。熔點、沸點分子間有氫鍵的物質熔化或氣化時,除了要克服純粹的分子間力外,還必須提高溫度,額外地供應壹份能量來破壞分子間的氫鍵,所以這些物質的熔點、沸點比同系列氫化物的熔點、沸點高。
二、對稱氫鍵
通常氫是通過***價鍵與X原子相連,並通過較長和較弱的“氫鏈”與Y原子連接,即使X與Y是相同的元素,X-H和H…Y距離也往往不相等。但在M+HA2?型的酸式鹽中,其中A是F?或某些有機酸(如乙酸和苯甲酸),氫原子恰好處於X和Y原子的中心(X-H…Y)。這壹類例子被稱作對稱氫鍵,它們往往鍵能較大,鍵長較短。
對稱氫鍵和不對稱氫鍵的現象往往難以解釋。壹個比較認同的解釋是,將FHF?離子中的氫鍵看成氫橋,類似於乙硼烷中的BHB硼橋鍵。只不過硼橋鍵是三中心兩電子鍵,而氫橋鍵是三中心四電子鍵。
三、雙氫鍵
1995年以來,報道了許多種分子間存在壹種被稱為雙氫鍵的新型分子間力,可用通式AH…HB表示。雙氫鍵的鍵長壹般小於220pm,極限可能為270pm,鍵能從n~n*10kJ/mol不等,相當於傳統分子間力能量數量級。
雙氫鍵的壹些例子包括:BH4?…HCN、BH4?…CH4、LiH…NH4、LiH…HCN、LiH…HC≡CH,CH4…H-NH3+和H-Be-H…H-NH3等,其中以BH4?…HCN雙氫鍵的鍵長為最短(171pm),鍵能也最高(75.44kJ/mol),遠大於水和HF間的氫鍵鍵能。目前對雙氫鍵的研究還不是很深入。
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