哪些物质有氢键(常见的分子内氢键)

氢键是分子间的一种内力，比化学键弱，比范德华力强。

不是所有含氢的分子都有氢键。

1、氢键的形成

在HF分子中，H和F原子通过共价键结合，但由于F原子的电负性，电子云强烈偏向F原子，使得H原子的一端带正电。由于H原子半径很小，只有一个电子，当电子强烈向F原子倾斜时，H原子几乎变成“裸”质子，因此正电荷密度很高，可以与相邻h F分子中的F原子产生静电引力，形成氢键。氟化氢的氢键表示为氟氢...(图7-30)

氢键不仅可以在同类分子之间形成，也可以在不同种类的分子之间形成。NH3和H2O之间的氢键如下:

氢键通常表示为X-H...Y，X和Y代表电负性大、半径小的原子，如F、O、n。

除了分子间氢键外，一些物质的分子还可以形成分子内氢键，如邻硝基苯酚和碳酸氢钠晶体。(见图7-31)

简而言之，分子形成氢键有两个基本条件。一是分子中必须有一个氢原子，与一种电负性很强的元素形成强极性键。其次，分子中必须存在孤电子对、电负性大、原子半径小的元素。

2.氢键的特性:

(1)氢键具有方向性。意思是当Y原子与X-Y形成氢键时，尽可能使氢键的方向与X-H键轴在同一条直线上，这样可以使X和Y之间的距离最远，两个原子电子云之间的斥力最小，所以形成的氢键越强，体系越稳定。

(2)氢键饱和。这意味着每个X-H只能与一个Y原子形成氢键。这是因为氢原子的半径比X和Y的半径小得多。当X-H与Y原子形成氢键时...Y，如果另一个极性分子Y原子靠近，这个原子被X和Y强烈排斥，其排斥力大于带正电的H，所以这个H原子未能形成第二个氢键。

3.氢键的键长和键能

与化学键不同，氢键的键能小，键长长。氢键的键能主要与X和Y的电负性有关，也与不同化合物的存在有关。一般电负性越大，氢键越强；氢键的键能也与y的原子半径有关，半径越小，键能越大。例如，F-H...f是最强的氢键，强度为O-H...哦，哦...不，不...N依次减小，Cl的电负性与N相同，但半径大于N，只能形成弱氢键O-H...Cl，Br和我不能形成氢键。

4.氢键对材料性能的影响

氢键广泛存在，如水、醇、酚、酸、羧酸、氨和胺。许多化合物，如氨基酸、蛋白质和碳水化合物，都有氢键。氢键对物质的影响也是多方面的。

(1)对物质熔点和沸点的影响。分子间氢键的形成提高了物质的熔点和沸点。如图7-32所示，这是因为需要能量来破坏分子间氢键，使液体汽化或使固体液化。

所有与熔点和沸点有关的性质，如熔化热、蒸发热和蒸气压，都与上面讨论的类似。

分子中的氢键通常使它们的熔点和沸点低于类似化合物。

(2)对水和冰密度的影响。除了水的熔点和沸点明显高于同类之外，还有一个异常现象，那就是它的密度在4℃时最高。这是因为当温度在4℃以上时，分子的热运动是主要因素，使水的体积膨胀，密度降低。当温度低于4℃时，分子间热运动减少，形成氢键的倾向增加。形成的分子间氢键越多，分子间的空间隙越大。水结冰时，所有的水分子通过氢键连接，形成空开放结构。见图7-23。

在冰中，每个氢原子都参与氢键的形成。因此，水分子呈四面体分布，每个氧原子周围有四个氢原子。这个结构空是3，密度是3。

(3)对物质溶解度的影响。在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间形成氢键，溶质的溶解度增加。如氟化氢和NH3，易溶于水。如果溶质分子形成分子内氢键，在极性溶剂中的溶解度降低，在非极性溶剂中的溶解度增加。

用水龙吸收泄漏的氨气。

(4)对蛋白质构型的影响。在多肽链中，因为> c = o和> n-h可以形成大量的氢键(n-h...o)，蛋白质分子以螺旋方式盘绕成立方构型，称为蛋白质的二级结构(见图7-34)。可见，氢键在维持蛋白质的某空构型中起着重要作用。

(5)对物质酸度的影响。分子中氢键的形成通常会增强酸性。比如苯甲酸Ka = 6.2×10-12；如果羟基在邻位被取代，邻羟基苯甲酸的ka为9.9× 10-11，如果羟基在羧基的左右两侧被取代，2，6-二羟基苯甲酸的ka为5× 10-9。这是因为羧基(-OH)上的氢和羧基(- COOH)上的氧形成分子内氢键，从而促进氢的解离。

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