氢键(hydrogen bond)

氢键（hydrogen bond）

a．氢键既存在于分子之间（称为分子间氢键），也可以存在于分子内部

（称为分子间氢键）的作用力。

b．它比化学键弱，但比van der Weals力强。

c．定义：所谓氢键是指分子中与高电负性原子X以共价键相连的H原子，

和另一个分子中一个高电负性原子Y之间所形成的一种弱的相互作用

X—H……Y

d．氢键的键长是指X和Y间的距离

e．氢键的特点：具有饱和性和方向性，由于H原子体积小，为了减少X

和Y之间的斥力，它们尽量远离，键角接近180°，这就是氢键的方向性；又由

于氢原子的体积小，它与较大的X、Y接触后，另一个较大的原子就难于再向它

靠近，所以氢键中氢的配位数一般为2，这就是氢键的饱和性。

f．氢键的强弱顺序：

F H F O H O N H F N H O N H N

即X、Y的电负性越大，氢键越强，X、Y半径越小，氢键越强

g．氢键对物质性质的影响

(i) 由于氢键的存在, 水，冰具有不同寻常的性质。冰的密度小于

水，冰浮在水面上。

(ii) 氢键对沸点的影响。分子间氢键可以提高物质的沸点，而分子

间氢键可以降低物质的沸点，例如：硝基苯酚：邻---硝基苯酚(m.p. = 45℃)；

间---硝基苯酚(m.p. = 96℃)，对—硝基苯酚(m.p. = 114℃)

H9O 4离子中的分子间氢键： 分子内氢键：

+ OHH H H HH

h．非常规氢键

(i) X—H……π氢键：在一个X—H……π氢键中，π键或离域π键

体系作为质子的接受体。由苯基等芳香环的离域π键形成的X—H……π氢键，

又称为芳香氢键（aromatic hydrogen bonds）

Cl

ClClNCH2

(ii) X—H……M氢键：在{(PtCl4) cis-[PtCl2(NH2Me)2]2 }的结构中，

由两个平面四方的Pt的4配位配离子通过N—H……Pt和N—H……Cl两个

氢键结合在一起。

(iii) X—H……H—Y二氢键：比较下面等电子系列的熔点： H3C－CH3 H3C－F H3N－BH3

181℃ 141℃ 104℃

从中可以看出，在H3N－BH3晶体中，分子间存在不寻常的强烈相互作用。这使人们提出X—H……H—Y二氢键观点。右图示出H3N－BH3的结构式。