氢键作用（氢键及其应用）

氢键(氢键及其应用)

首先是氢键。

1.概念:一种特殊的分子间力。

2.形成条件:① H与电负性大、半径小的原子(F、O、N)相连；②附近有电负性大、半径小的原子(f、o、n)。

3.表示方法:x-h...你。

氢键

氢键是一种静电作用，是范德华力之外的另一种分子间力。氢键的大小介于化学键和范德华力之间，不属于化学键，但有键长和键能，氢键是饱和的、有方向性的。

第二，氢键的存在。

1.分子间氢键。例如C2H5OH、CH3COOH、H2O、HF和NH3。

2.分子内氢键。比如苯酚邻位有-CHO、-COOH、-OH和-NO2时，氢键形成了环的特殊结构。

氢键也存在于大分子中。

第三，氢键的强度。

(1)，x-h...y-:x和y的电负性越大，吸引电子的能力越强，氢键越强。例如F电负性最大，获得电子的能力最强，所以F-H…F是最强的氢键。

(2)氢键强度的大小顺序为f-h…f >；哦，哦，哦。不，不。N-H…N(注:C原子吸引电子能力弱，一般不形成氢键)。

氢键强度的比较

四.对物质熔点的影响。

一般能在分子间形成氢键的物质，熔点和沸点都比较高。这是因为当固体熔化或液体气化时，不仅范德华力，而且分子间氢键也必须被破坏，从而消耗更多的能量。在类似的化合物中，能形成分子间氢键的物质比不能形成分子间氢键的物质熔点高。比如VIA族元素的氢化物，从H2Te、H2Se到H2S，随着相对分子量的降低，分子间作用力降低，熔点依次降低。但O-H … O资源网络的氢键在H2O分子间形成，分子间作用力增强，H2O熔点突然升高。

分子内氢键的形成降低了物质的熔点。例如，邻、间、对硝基苯酚的熔点分别为45℃、96℃和114℃，这是由于间、对硝基苯酚中存在分子间氢键，而且其中一些在熔化时必须被破坏。而邻硝基苯酚形成分子内氢键，而不形成分子间氢键，因此熔点较低。

动词 （verb的缩写）对物质溶解度的影响。

如果溶质分子和溶剂分子之间形成氢键，溶质的溶解度会急剧增加。

例如，氨在水中的溶解度大于其他气体。在20℃时，一体积的水吸收700体积的氨。氨在水中的溶解度特别高，因为水分子和氨分子通过氢键相互结合，形成氨水合物。乙醇、乙二醇、甘油等。可以以任何比例与水混溶，所有这些都源于此。

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。

不及物动词对有机化合物酸度的影响。

以羧酸为例，影响羧酸酸度的因素很多，任何能使羧酸阴离子比羧酸更稳定的因素都会增加羧酸的酸度。相反，羧酸的酸性减弱。氢键使羧酸根阴离子更加稳定，增强了羧酸的酸性。在质子溶剂中，如果羧酸根阴离子可以通过氢键稳定，也可以观察到酸性增强的现象。例如，不同溶剂中乙酸的PKa如表1所示。

分子内氢键的形成也会影响羧酸的酸性。最典型的例子是邻羟基苯甲酸的酸性。由于其羧酸根阴离子能与邻羟基形成氢键，阴离子的稳定性大大提高，因此酸性(PKa=2.98)比羟基苯甲酸(PKa=4.57)强得多。

七.对物质粘度和表面张力的影响。

当分子间形成氢键时，分子间作用力增大，流动性降低，粘度增大。通常，能形成分子间氢键的物质比不能形成分子间氢键的物质具有更高的粘度。醇和羧酸可以形成分子间氢键，而烷烃、酮和酯则不能，所以醇和羧酸的粘度大于相同分子量的烷烃、酮和酯。甘油、磷酸、浓硫酸和其他多羟基化合物通常是粘性液体，因为分子之间形成了许多氢键。

分子内氢键对化合物粘度的影响不同于分子间氢键。与具有分子间氢键的化合物相比，具有分子内氢键的化合物具有较小的分子间作用力、较大的分子流动性和较小的粘度。例如，邻羟基苯甲醛的粘度比小于间异构体的粘度比。在硝基苯酚的异构体中，邻位异构体的粘度较低。

水的表面张力很高，其根源在于水分子之间的氢键。物质的表面能与分子间作用力有关，因为表面分子被液体内部的分子吸引，被挤压到液体中，能量较高，往往会使表面自动收缩，如表2所示。

在表中所列的液体物质中，水的表面能最高，因为水分子之间有很强的氢键。加入表面活性剂破坏表层氢键体系，可以降低表面能，在工业生产中具有重要意义。

八、影响材料的密度。

物质之间的分子间作用力越大，分子排列越紧密，密度越大。随着碳原子数的增加，直链烷烃分子间的作用力和密度增加。

分子间氢键也影响化合物的密度。比如醇类可以形成分子间氢键，低级醇的密度高于分子量相近的烷烃。随着分子量的增加，烃基的比例增加，阻碍了分子间氢键的形成。分子量相近的高级醇和烷烃的密度差逐渐减小。二醇分子中有两个羟基，它们形成氢键的能力更强。乙二醇的密度为1.113 gcm-3，高于相同碳数的乙醇(0.789 gcm-3)和分子量相近的丙醇(0.804 gcm-3)。羧酸能形成强氢键，其密度高于相应的烷烃和醚，也高于相应的醇。

如果液体分子之间形成氢键，就可能发生缔合，分子缔合的结果会影响物质的密度。比如nH2O(H2O)n，除了简单的H2O分子外，在常温的液态水中，还有(H2O)2、(H2O)3、……、(H2O)n等缔合分子。

降低温度有利于水分子的结合。

九、氢键在生命物质中的作用。

生物物质由蛋白质、核酸、糖类和脂类等有机物质以及水和无机盐组成。这些物质结合起来具有生命的特征，氢键在其中起着关键作用。蛋白质是由一定序列的氨基酸缩合而成的多肽链分子，具有丰富的氢键结合能力。在多肽骨架中，N-H作为质子供体，C = O作为质子受体，相互形成C = O … H-N氢键，决定了蛋白质的二级结构。在脱氧核糖核酸(DNA)分子中，两条多核苷酸链通过碱基间的氢键连接(C = O … H-N和C = N … H-N)，即腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对形成两个氢键，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对形成三个氢键，盘绕在双螺旋结构的圆圈之间。一旦氢键断裂，空之间的分子结构就会发生变化，生物资源网络的生理功能就会丧失。

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