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氫鍵

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1 拼音

qīng jiàn

2 注解

氫鍵是電負性原子和與另一個電負性原子共價結合的氫原子間形成的鍵,與電負性強的原子連接的氫原子趨向帶部分正電。在這種形式的鍵中,氫原子在兩個電負性原子間不等分配。與氫原子共價結合的原子為氫供體,另一個電負性原子為氫受體。在生物系統中,氫鍵是很普遍的,參與氫鍵的電負性原子是氧和氮。水分子就是通過氫鍵彼此締合的。某些生物大分子(如蛋白質核酸),也含大量氫鍵。氫鍵比共價鍵弱。據估計,液態水中氫鍵的鍵能僅約每摩爾 45千卡,與水分子中共價H—O鍵比較,后者的鍵能為每摩爾110千卡,要少得多(鍵能是斷裂一個鍵所需的能量)。

氫鍵是特殊的分子間或分子內的作用。它是由極性很強的A—H鍵上的氫原子跟另一個鍵(可存在于同一種分子或另一種分子中)上電負性很強、原子半徑較小的B原子(如F、O、N等)的孤對電子之間相互吸引而成的一種鍵(A-H…B)。當電負性很大的F、O、N原子和H形成極性很強的F—H、O-H、N-H鍵時,它們中共用電子對基本上偏向于這些電負性大的原子一邊,使H原子幾乎成為“裸露”的氫核。氫核的半徑很小,帶δ 的氫核對另外的F、O、N原子有強烈的靜電作用,這就形成氫鍵。氫鍵可以用A—H…B表示。A和B可以是同種原子,也可以是不同種原子,但都是電負性較大、半徑極小的非金屬原子。表示式中的實線表示共價鍵,虛線表示氫鍵。H和B兩原子中心的距離就是氫鍵的鍵長。氫鍵的鍵能一般小于40kJ/mol,比共價鍵的鍵能小得多,比較接近分子間作用能。因此氫鍵不屬于化學鍵,而屬于一般分子間力范疇。在A—H…B中,為了使A和B原子中電子云之間斥力最小,所成氫鍵較強,體系較穩定,A和B應盡量距離遠一些,故A—H…B必須在同一直線上。這表明氫鍵有方向性。另外,H的原子半徑比A和B小得多。當形成A—H…B后,如再有另外的A或B靠近它們時,這個原子的電子云會受原先氫鍵中A、B中電子云的排斥,因此一個H原子不能再形成第二個氫鍵。這表明氫鍵具有飽和性。氫鍵的強弱跟A、B元素的電負性和原子半徑大小有關。半徑越小、電負性越大,形成的氫鍵越強。碳原子的電負性較小,一般不易形成氫鍵。氯原子的電負性雖大,但原子半徑較大,因而形成的氫鍵也很弱。用氫鍵的形成可以解釋水、氫氟酸、氨等沸點的反常現象,解釋醇、甲酸乙酸沸點較高以及氨、低級醇易溶于水的原因。因此,氫鍵的形成會使化合物的性質(如熔點、沸點、溶解度發生很大變化。由于一般的糖、蛋白質、脂肪中都含有氫鍵,因此氫鍵在生物化學中有特別重要的意義。當在苯酚的鄰位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2等基團時,酚羥基中的氫原子可能跟這些基團中的氧原子形成分子內氫鍵,生成螯合環。


 

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  • 評論總管
    2019/10/24 2:04:18 | #0
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