氫鍵

氫鍵是一種特殊的分子間作用力，其能量約在10～30kJ·mol^-1間。F，O，N電負(fù)性很強(qiáng)，與H形成的共價鍵顯較強(qiáng)極性，共用電子對偏于F或O或N這邊而使其為負(fù)極，H則為正極。當(dāng)另外一個電負(fù)性強(qiáng)的原子接近H時，就會產(chǎn)生靜電引力。氫原子和電負(fù)性強(qiáng)的X原子形成共價鍵之后，又與另外一個電負(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�X—H…Y

如第ⅥA族氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)的氫化物的沸點遞變規(guī)律，由H₂Te，H₂Se到H₂S，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(fù)性很強(qiáng)，H₂O分子間形成了O-H…O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(guī)律中，HF和NH₃也顯得特殊，這也是因為形成了F—H…F和N—H…N氫鍵。H₂O，HF，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H₂O在0℃附近的密度卻是液態(tài)大于固態(tài)的。這是因為固態(tài)H₂O(冰)分子間存在O－H…O氫鍵，使它具有空洞結(jié)構(gòu)，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(zhì)。例如凝結(jié)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(nèi)。如鄰-硝基苯酚通過分子內(nèi)氫鍵形成一個閉合二員環(huán)： 結(jié)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(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，因此研究氫鍵對認(rèn)識物質(zhì)具有特殊的意義。