氢键

一种次级键名称
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氢键(Hydrogen Bond)[3]是指来自分子或分子片段中X-H结构中的氢原子(其中X的电负性比H强)与同一分子或不同分子中的原子或基团之间的吸引相互作用,二者间有化学键形成的迹象。通常用
的形式表示,其中X和Y均为高电负性原子,例如F、O、N、Cl。在氢键中,Y原子上的孤对电子作为质子的受体,X-H作为质子的给体。氢键既可以在分子间形成,也可以在分子内形成。氢键对物质的熔沸点有较大影响。形成分子间氢键会使分子的熔沸点显著升高,分子内生成氢键时,会使熔沸点降低。[4][1][3]
氢键是一种十分重要的分子间作用力,介于共价键作用和范德华力之间,在确定分子的构型方面起着重要作用。如多肽结构、DNA的双螺旋结构等。氢键强度适中、具有方向性和饱和性,是构建和稳定超分子自组装体系的理想推动力。利用氢键的自愈合能力,可以开发一系列自愈合聚氨[zhǐ]、水凝胶等材料。[1][2][5][6][7]

定义和性质

定义

根据IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)2011年定义,氢键是来自分子或分子片段中X-H结构中的氢原子(其中X的电负性比H强)与同一分子或不同分子中的原子或基团之间的吸引相互作用,二者间有化学键形成的迹象。典型的氢键可以表示为
的形式。其中,三个点表示氢键。X-H代表氢键的给体。Y为氢键的受体,可以是一个原子、阴离子或一个与Z原子相连基团,且一定是富电子区域,如Y上的孤对电子、Y和Z之间的π键电子。若X和Y是相同的原子,在一些特殊的情况下,X-H和Y-H的键长相同,从而形成对称的氢键。[3]