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現(xiàn)以HF為例說明氫鍵的形成。在HF分子中,由于F的電負(fù)性(4.0)很大,共用電子對(duì)強(qiáng)烈偏向F原子一邊,而H原子核外只有一個(gè)電子,其電子云向F原子偏移的結(jié)果,使得它幾乎要呈質(zhì)子狀態(tài)。這個(gè)半徑很小、無內(nèi)層電子的帶部分正電荷的氫原子,使附近另一個(gè)HF分子中含有孤電子對(duì)并帶部分負(fù)電荷的F原子有可能充分靠近它,從而產(chǎn)生靜電吸引作用。這個(gè)靜電吸引作用力就是所謂氫鍵。即F-H...F。
2、不同種分子之間
不僅同種分子之間可以存在氫鍵,某些不同種分子之間也可能形成氫鍵。例如 NH3與H2O之間。所以這就導(dǎo)致了氨氣在水中的驚人溶解度:1體積水中可溶解700體積氨氣。
3、氫鍵形成的條件
?、?與電負(fù)性很大的原子A 形成強(qiáng)極性鍵的氫原子 。
?、?較小半徑、較大電負(fù)性、含孤對(duì)電子、帶有部分負(fù)電荷的原子B (F、O、N)
氫鍵的本質(zhì): 強(qiáng)極性鍵(A-H)上的氫核, 與電負(fù)性很大的、含孤電子對(duì)并帶有部分負(fù)電荷的原子B之間的靜電引力。
?、?表示氫鍵結(jié)合的通式
氫鍵結(jié)合的情況如果寫成通式,可用X-H…Y①表示。式中X和Y代表F,O,N等電負(fù)性大而原子半徑較小的非金屬原子。
X和Y可以是兩種相同的元素,也可以是兩種不同的元素。
?、?對(duì)氫鍵的理解
氫鍵存在雖然很普遍,對(duì)它的研究也在逐步深入,但是人們對(duì)氫鍵的定義至今仍有兩種不同的理解。
第一種把X-H…Y整個(gè)結(jié)構(gòu)叫氫鍵,因此氫鍵的鍵長(zhǎng)就是指X與Y之間的距離,例如F-H…F的鍵長(zhǎng)為255pm。
第二種把H…Y叫做氫鍵,這樣H…F之間的距離163pm才算是氫鍵的鍵長(zhǎng)。這種差別,我們?cè)谶x[醫(yī).學(xué)教.育網(wǎng)搜.集整.理]用氫鍵鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)時(shí)要加以注意。
不過,對(duì)氫鍵鍵能的理解上是一致的,都是指把X-H…Y-H分解成為HX和HY所需的能量。
?。?)氫鍵的飽和性和方向性
氫鍵不同于范德華引力,它具有飽和性和方向性。由于氫原子特別小而原子A和B比較大,所以A—H中的氫原子只能和一個(gè)B原子結(jié)合形成氫鍵。同時(shí)由于負(fù)離子之間的相互排斥,另一個(gè)電負(fù)性大的原子B′就難于再接近氫原子。這就是氫鍵的飽和性。
氫鍵具有方向性則是由于電偶極矩A—H與原子B的相互作用,只有當(dāng)A—H---B在同一條直線上時(shí)最強(qiáng),同時(shí)原子B一般含有未共用電子對(duì),在可能范圍內(nèi)氫鍵的方向和未共用電子對(duì)的對(duì)稱軸一致,這樣可使原子B中負(fù)電荷分布最多的部分最接近氫原子,這樣形成的氫鍵最穩(wěn)定。
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