現(xiàn)以HF為例說明氫鍵的形成。在HF分子中,由于F的電負性(4.0)很大,共用電子對強烈偏向F原子一邊,而H原子核外只有一個電子,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HF分子中含有孤電子對并帶部分負電荷的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
⑴ 與電負性很大的原子A 形成強極性鍵的氫原子 。
⑵ 較小半徑、較大電負性、含孤對電子、帶有部分負電荷的原子B (F、O、N)
氫鍵的本質(zhì): 強極性鍵(A-H)上的氫核, 與電負性很大的、含孤電子對并帶有部分負電荷的原子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。
?、?對氫鍵的理解
氫鍵存在雖然很普遍,對它的研究也在逐步深入,但是人們對氫鍵的定義至今仍有兩種不同的理解。
第一種把X-H…Y整個結(jié)構(gòu)叫氫鍵,因此氫鍵的鍵長就是指X與Y之間的距離,例如F-H…F的鍵長為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。這種差別,我們在選[醫(yī).學(xué)教.育網(wǎng)搜.集整.理]用氫鍵鍵長數(shù)據(jù)時要加以注意。
不過,對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B原子結(jié)合形成氫鍵。同時由于負離子之間的相互排斥,另一個電負性大的原子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A—H---B在同一條直線上時最強,同時原子B一般含有未共用電子對,在可能范圍內(nèi)氫鍵的方向和未共用電子對的對稱軸一致,這樣可使原子B中負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。