氢键相互作用
化学反应机理中的氢键作用

化学反应机理中的氢键作用化学反应机理是指描述化学反应过程中原子、离子或分子之间的变化和相互作用的过程。
其中,氢键作用是一种重要的相互作用方式,它对于很多化学反应的发生和速率都具有关键的影响。
本文将深入探讨化学反应机理中的氢键作用。
1. 氢键的定义和特点氢键是指氢原子与带有电负性原子的非金属原子间的相互作用力。
在化学反应中,氢键的形成主要依赖于氢原子与其他原子间的电负性差异。
具体而言,当氢原子与电负性原子(如氧、氮、氟等)之间形成较强的电荷分布不平衡时,氢键就会被形成。
氢键具有以下几个特点:1.1 高方向性:氢键通常以直线形式存在,氢原子位于电负性原子的延长线上。
这种直线排列使得氢键具有明显的方向性。
1.2 弱相互作用:相对于共价键和离子键,氢键的结合能较低。
这一特性使氢键能够在一些具有较小能量阈值的反应中发挥作用。
1.3 长程作用:氢键的作用距离较长,通常在0.15到0.35纳米之间。
这种作用距离决定了氢键对于反应物和产物之间的相互作用的范围。
2. 氢键在化学反应机理中的功能2.1 改变反应物结构:氢键能够通过在反应物分子之间的形成和断裂过程中改变它们的空间结构。
这种结构的调整可以使得分子间的相对位置和取向产生变化,为反应提供必要的条件。
2.2 调控反应速率:氢键的形成和断裂过程通常涉及能量变化。
在反应物转化为产物的过程中,氢键能够通过提供或吸收能量来影响反应的速率。
这种调控作用在很多化学反应中起着重要的作用。
2.3 形成反应中间体:在某些反应中,氢键能够促使反应物形成稳定的反应中间体。
这些中间体对于进一步反应的进行起到关键的催化作用。
3. 实例分析:酶催化反应中的氢键作用酶是生物体内一种重要的催化剂,它能够促进生物体内多种反应的进行。
在酶催化的化学反应中,氢键起着重要的作用。
以酶催化的酯羧化反应为例,该反应需要氢键的参与。
在反应中,酶通过与底物分子形成氢键的方式,调整底物的构象,使得底物更容易发生酯羧化反应。
乙醇和乙酸的氢键

乙醇和乙酸的氢键乙醇和乙酸是两种常见的有机化合物,它们都含有氢键。
氢键是一种分子间相互作用,是由于分子中的一些原子含有未配对的电子而产生的。
这种相互作用可以增强分子间的吸引力,使分子更加稳定。
乙醇的化学式为C2H5OH,它是一种无色液体。
乙醇中的氢键是由羟基(-OH)中的氧原子与氢原子之间的相互作用形成的。
这些氢键有助于加强分子间的相互作用,使乙醇具有较高的沸点和闪点。
乙酸的化学式为C2H4O2,它是一种无色晶体。
乙酸中的氢键是由羰基(-C=O)中的氧原子与氢原子之间的相互作用形成的。
这些氢键有助于加强分子间的相互作用,使乙酸具有较高的沸点和溶解度。
乙醇和乙酸中的氢键对它们的性质产生了很大的影响。
首先,氢键的强度影响了它们的沸点和闪点。
乙醇的沸点为-117℃,乙酸的沸点为-58℃,这是因为乙酸中的氢键比乙醇中的氢键更强,使得乙酸分子间的相互作用更加紧密,需要更高的温度才能使分子脱离液态。
其次,氢键的强度还影响了它们的溶解度。
乙醇和乙酸在水中都可以溶解,但它们的溶解度有很大的差异。
乙酸在水中几乎可以完全溶解,而乙醇则只有少量溶解。
这是因为乙酸中的氢键比乙醇中的氢键更强,所以乙酸更容易与水分子形成氢键,从而更容易在水中溶解。
最后,氢键还影响了它们的化学性质。
乙醇和乙酸都可以与金属钠发生置换反应,但是它们的反应产物不同。
在乙醇中,金属钠会取代羟基中的氢原子,生成氢气和乙醇钠。
而在乙酸中,金属钠会取代羰基中的氢原子,生成乙酸钠和氢气。
总结起来,乙醇和乙酸中的氢键对它们的性质产生了很大的影响。
这些氢键不仅加强了分子间的相互作用,也使它们具有独特的物理和化学性质。
氢键的作用原理

氢键的作用原理氢键是一种特殊的化学键,它的存在使得水分子具有独特的性质。
氢键的作用原理涉及到分子间的相互作用和电子分布的情况。
首先,我们来看氢键的定义。
氢键是指与氢原子共价结合的两个原子间的静电力引起的相互作用。
在氢键中,通常一个分子中的碳、氮、氧等电负性较高的原子与另一个分子中的氢原子形成氢键。
例如,在水分子中,氢键就是形成在一个水分子的氢原子与另一个水分子中的氧原子之间。
氢键的形成涉及到电荷分布和原子间的距离。
一般来说,氧、氮等电负性较高的原子会通过共价键与氢原子形成饱和键,但由于氧、氮原子的电子云密度较高,会使这些原子周围的电子云更为偏向氧、氮原子。
因此,氢原子会处于一个相对正电的位置。
经过相互作用,当两个分子的氢原子和电负性原子之间的距离适当时,电负性原子的电子云会与氢原子的正电荷部分发生相互作用。
这种相互作用就是氢键。
氢键的作用原理可以通过分子间的相互作用力来理解。
尽管氢键较弱,但它们的累积效应可以在物质中产生显著的影响。
首先,氢键能够使分子间形成比较稳定的结构。
在液态和固态中,这些结构会导致水分子之间的密排和形成氢键网络。
这就解释了为什么水在室温下是液体,它的密度和沸点比预计的要高。
氢键网络使水分子紧密地连接在一起,难以分离,增加了水的粘稠度和表面张力。
此外,氢键还决定了分子的形状和分子内的键角。
由于氢键的存在,水分子呈现V形结构,原子之间的键角接近104.5。
这种结构和键角使得水分子具有极性,使得水分子能够与其他极性分子或离子发生相互作用。
这也解释了为什么水是一种良好的溶剂和对许多物质表现出特殊性质的原因。
此外,氢键还能够影响分子间的能量。
通过氢键的作用,分子间的能量可以降低,从而使分子更加稳定。
这是因为氢键的形成可以增加相互作用的键能,同时还能够降低混合物中水分子的运动能量。
因此,氢键在许多化学和生物学反应中发挥着重要的作用。
总之,氢键是一种特殊的化学键,它的作用原理涉及到分子间的相互作用力和分子内的电子分布。
氢键相互作用的表征

氢键相互作用的表征氢键是一种分子间相互作用力,它的强度介于共价键和范德华力之间,能够影响到分子的物理和化学性质。
因此,研究氢键的性质及表征是化学研究的一个重要方面。
一、氢键的形成氢键是分子中带有正电荷的氢原子与带有负电荷的非金属原子(如氮、氧、氟等)发生相互作用形成的。
具体来说,当一个非金属原子的电子密度较高时,它会吸引旁边的氢原子,使得氢原子与非金属原子之间有一种相互作用力,这就是氢键的形成。
二、氢键的性质氢键的强度与形成的原子类型、距离、形态以及周围环境的影响有关。
在一般条件下,氢键的强度约为5-10%的共价键,但是它在物理和化学性质上的影响却很显著。
例如,氢键会使得分子之间的距离缩短、熔点升高、沸点升高、表面张力增大等。
三、氢键的表征氢键的表征主要有以下几个方面:1. 氢键键长(H···Y)——由于氢键的形成需要一定的距离条件,因此氢键的键长是氢键相互作用的一个重要参数。
一般来说,氢键的键长在0.15nm到0.3nm之间。
2. 氢键键角(H···Y-X)——氢键的作用力受到两个原子之间的角度影响。
因此,氢键键角是另一个重要的氢键参数。
一般来说,氢键键角在130°到180°之间。
3. 氢键键能(ΔH)——氢键的强度可以通过热化学方法测定并表征。
在化学反应中,氢键的断裂需要吸收能量;而氢键的形成需要释放能量。
因此,氢键键能就是氢键形成和断裂时引起的能量差值。
一般来说,氢键键能在2-40KJ/mol之间。
四、氢键的应用氢键作为分子间相互作用力的一种,广泛应用于化学、生物等领域。
例如,在药学领域,氢键的特异性和强度可以促进分子的结合,提高治疗效果;在生物领域,氢键在蛋白质三维结构形成中也扮演着重要的角色。
综上所述,氢键相互作用的表征具有重要的理论和实际意义,在化学、材料科学、药学和生物领域都有着广泛的应用前景。
生物大分子中的氢键相互作用

生物大分子中的氢键相互作用生物大分子是构成生命的基本物质,包括蛋白质、核酸、多糖等。
氢键是生物大分子中起关键作用的相互作用力之一。
本文将深入探讨生物大分子中的氢键相互作用。
一、氢键的定义和基本原理氢键是一种分子间的化学相互作用力,其基本原理源自于分子极性。
分子中各元素的电性不同,导致分子产生极性。
当两个分子之间的极性不同,即一个分子的正极与另一个分子的负极相接近时,它们之间就会产生氢键。
氢键中心是氢原子,因为氢原子电负性较低,不具备形成离子键的能力。
当氢原子连接到高电负性原子(如氮、氧、氟)时,会形成带正电荷的氢离子(H+),同时原子间电荷分布不均也会影响周围分子的电荷分布,产生相互作用。
这种相互作用力是氢键。
二、生物大分子中的氢键相互作用氢键在生物大分子中具有多种作用,如蛋白质的形成、DNA的稳定性等。
1.蛋白质的形成蛋白质是生物体中最复杂的大分子,由20种氨基酸组成,其中氢键是构成蛋白质的重要结构基础之一。
氢键在蛋白质中起着两大作用:一是维持蛋白质的空间结构,如α-螺旋和β-折叠中氢键相互作用的形成就是维持二级结构的重要力量;二是在蛋白质相互作用中起到分子识别和功能实现的关键作用。
2.DNA的稳定性DNA是生命的基本物质,而其双螺旋结构中的氢键是保持其稳定性的关键之一。
DNA的碱基对之间的氢键连接是同种配对,即腺嘌呤A和胞嘧啶T之间有两条氢键连接,鸟嘌呤G和胞嘧啶C之间有三条氢键连接。
这种同种配对氢键连接特别紧密,使DNA的双螺旋结构更加稳定。
三、生物大分子中氢键相互作用的影响因素生物大分子中的氢键相互作用受多种因素影响,主要包括温度、溶剂和pH值等。
1.温度温度会影响氢键的形成和断裂,因为高温会使水分子中的氢键断裂,从而影响分子之间的氢键相互作用力。
而低温下氢键相互作用力比较稳定。
2.溶剂溶剂的类型和性质对生物大分子中的氢键相互作用也会产生影响。
不同的溶剂对分子之间的相互作用力不同,比如水分子显然对氢键具有很强的相互作用力。
常见的氢键

常见的氢键1. 静电氢键:静电氢键是由于氢原子与带正电荷的氮、氧等原子之间的相互作用而形成的。
这种氢键的形成依赖于原子间的静电相互作用。
2. 氢氧氢键:氢氧氢键是指水分子中两个氢原子与一个氧原子之间的作用力。
氧原子带负电荷,而氢原子带正电荷,因此氢原子与氧原子之间存在吸引力,形成氢氧氢键。
3. 氢氟氢键:氢氟氢键是指氢原子与氟原子之间的相互作用力。
氟原子电负性很高,可以吸引氢原子的电子云,形成氢氟氢键。
4. 氢键交替:氢键交替是指由相邻的分子之间的氢键形成的一种特殊排列方式。
分子之间的氢键交替排列可以增强分子间的稳定性。
5. 线性氢键:线性氢键是一种通过共享单个氢原子的两个分子之间形成的氢键。
这种氢键通常具有较长的键长和较低的键能。
6. 混合氢键:混合氢键是指在一个分子中形成的两个或多个氢键之间存在交互作用的一种情况。
这种氢键的形成通常涉及多个氢原子和多个电负性较高的原子之间的相互作用。
7. π-π氢键:π-π氢键是一种通过共享π电子云而形成的氢键。
这种氢键形成在共轭体系中的π轨道上,并且对于分子的稳定性和相互作用具有重要影响。
8. 碳氢氧键:碳氢氧键是指在有机化合物中碳原子与氢原子和氧原子之间的相互作用力。
这种氢键可以在碳和氧之间形成共轭结构,从而影响分子的稳定性和反应性。
9. 硫氢氢键:硫氢氢键是指硫原子与两个氢原子之间的相互作用力。
这种氢键在含有硫的化合物中很常见,对分子的空间构型和稳定性具有重要影响。
10. 氢氮氢键:氢氮氢键是指氢原子与氮原子之间的相互作用力。
这种氢键在含有氮的化合物中经常出现,对分子的稳定性和反应性具有重要影响。
醛基与水形成氢键

醛基与水形成氢键氢键是一种分子间相互作用力,它在生物化学、有机化学和物理化学等领域中都有重要的应用。
醛基是一种常见的有机官能团,它与水分子之间的氢键相互作用也是有机化学中的一个重要研究课题。
本文将探讨醛基与水形成氢键的机制和应用。
一、醛基与水的氢键作用机制醛基是一种含羰基(C=O)的有机官能团,它与水分子之间的氢键作用是指醛基中的氧原子与水分子中的氢原子之间的相互作用。
这种相互作用力是通过氢键形成的,氢键是一种弱的分子间作用力,但它在化学反应和分子结构中都扮演着重要的角色。
氢键形成的原理是,分子中的氢原子与带有电负性的原子(如氧、氮等)之间形成的电荷分布不均导致两个分子之间的相互作用力。
在醛基与水分子之间的氢键作用中,醛基中的氧原子带有部分负电荷,而水分子中的氢原子带有部分正电荷,这种电荷分布不均导致醛基与水分子之间形成氢键。
二、醛基与水的氢键作用应用醛基与水的氢键作用在有机化学和生物化学中都有重要的应用。
以下是几个典型的应用案例。
1. 醛基与水的氢键作用在羧酸的水解反应中起到重要作用。
羧酸是一种含有羧基(COOH)的有机化合物,它与水分子在氢键作用下发生水解反应,生成羟基(OH)和羧酸根离子(COO-)。
2. 醛基与水的氢键作用在醛的加成反应中起到重要作用。
醛是一种含有羰基的有机化合物,它与水分子在氢键作用下发生加成反应,生成醇(ROH)。
3. 醛基与水的氢键作用在DNA的稳定性中起到重要作用。
DNA是生物体内的遗传物质,其中的碱基与磷酸二酯骨架之间的氢键作用是维持DNA稳定性的重要因素。
醛基与水的氢键作用可以影响DNA分子的结构和稳定性。
三、醛基与水的氢键作用的研究进展醛基与水的氢键作用的研究已经有了很多进展。
以下是几个典型的研究案例。
1. 研究醛基与水的氢键作用对酶的催化活性的影响。
研究发现,醛基与水的氢键作用可以影响酶的结构和催化活性,从而影响生物体内的代谢过程。
2. 研究醛基与水的氢键作用在有机反应中的应用。
氢键对物质性质的影响

氢键对物质性质的影响氢键(Hydrogen Bond)是一种弱的相互作用力,是指氢原子与较负电的原子(如氧、氮)或较高电性的阳离子之间形成的键。
氢键对物质的性质产生了广泛的影响,包括物质的物理性质、化学性质和生物性质。
本文将通过对氢键的不同作用方式进行探讨,分析氢键对物质性质的影响。
首先,氢键可以影响物质的物理性质。
由于氢键的存在,分子间的吸引力增强,使得物质的沸点、熔点和溶解度增加。
例如,水分子之间形成的氢键使其沸点和熔点较高,这使得水在常温下处于液态,适合生物体内的化学反应进行。
另外,氢键还影响分子的密度和晶体的结构。
以冰为例,水分子通过氢键排列成规则的晶体结构,使得冰具有低密度和规则的六角晶格。
其次,氢键在化学反应中起到了重要的作用,并影响物质的化学性质。
氢键能够增强分子的稳定性,使得分子间形成稳定的结构。
例如,在酸碱中,氢键能够稳定酸分子和碱分子之间的结合,影响酸碱反应的速率和平衡。
氢键还可以影响化学反应的反应速率和方向。
以脱氧核糖核酸(DNA)为例,DNA链上的氢键可以稳定两个互补的碱基之间的结合,并在复制和转录过程中起到模板的作用。
最后,氢键对于生物体的结构和功能也产生了重要的影响。
在生物大分子中,特别是蛋白质和核酸中,氢键在维持分子结构的稳定性和功能中起到关键作用。
例如,在蛋白质的二级结构中,氢键在螺旋和折叠中起到了稳定结构的作用。
在DNA的双螺旋结构中,氢键保持了碱基对之间的稳定性,从而维持了DNA的信息传递功能。
此外,氢键还会对物质的电荷分配和分子间相互作用产生影响。
由于氢键的极性,使得氢原子具有正电荷,成为一个弱酸性质的阳离子。
这种电荷分配增加了分子间的静电作用力,从而影响分子间的相互作用。
另外,氢键可以通过给质子传递的方式影响溶液中物质的酸碱性质。
在水溶液中,氢键的传递可以使pH变化,从而影响溶液中的化学反应。
综上所述,氢键对物质的性质产生了广泛的影响。
它可以影响物质的物理性质,使得物质的沸点、熔点和溶解度变化;同时,氢键在化学反应中起到了重要的作用,影响反应速率和方向;此外,氢键在生物体的结构和功能中起到关键作用,维持分子的稳定性和功能。
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分子间氢键相互作用
氢键:氢键是种弱作用力形成特殊类型的偶极-偶极吸引力,当氢原子键合到一个强电负性原子中存在的另一个具有孤对电子的电负性原子附近时发生。
这些键通常比普通的偶极-偶极和色散力强,但比真正的共价键和离子键弱。
氢键存在的证据:许多元素形成与氢的化合物。
如果绘制4族元素与氢的化合物的沸点,你发现的沸点随着族元素向下而升高。
如下图
沸点增大的发生由于分子具有越来越多的电子放大,因此范德华色散力变得更大。
如果你重复上述在5、6和7族氢元素化合物的沸点图,奇特的现象发生了。
虽然大多数情况下的趋势与4族中的一样,氢与各族中的第一个元素的化合物的沸点异常高。
在NH 3,H 2 O和HF的情况下,必存在一些额外吸引的分子间作用力,需要更多的热能来破坏。
这些相对强大的分子间力被描述为氢键。
形成氢键的起源:分子具有这种额外的键的是:
(注:实线表示在屏幕或纸张平面内的键。
虚线键表示远离你的屏幕或纸张的背面,楔形键是指向你的)
在每一个这些分子中注意:
1.氢原子直接结合到最负电元素之一,导致氢原子获得显著量的正
电荷。
2.每个连接氢原子的元素不仅显著的负电性,而且还具有至少一个
“有效的”孤对。
2-级的孤对有电子被包含在一个相对小的体积的空间,因此具有高密度的负电荷。
考虑两个的水分子的接近结合:
δ+氢原子强烈吸引着孤对以致它几乎像形成配位共价键一样。
它不会走那么远,但吸引力显著比普通的偶极-偶极相互作用强。
氢键有大约平均共价键强度的十分之一,并正在液态水中不断被打破和重新形成。
如果你把氧原子和氢原子间的共价键比喻成稳定的婚姻,氢键具有“只是好朋友”的状态。
水是氢键的一个“完美”例子。
注意每个水分子有可能与周围的水分子形成四个氢键。
这也确是δ+氢原子和孤对的数目,所以他们中每一个都参与氢键。
这就是为什么水的沸点比氨或氟化氢更高。
在氨的情况下,形成氢键的数目由每个氮上只有一个孤对的事实所限制。
在氨分子的基团中,没有足够孤对满足周围所有氢原子。
在氟化氢中,问题是缺少氢原子。
在水中,孤对和氢原子的数目正好合适。
水可以被认为是“完美”的氢键系统。
形成氢键的更复杂的例子:
负离子的水合:当离子性物质溶解在水中,水分子簇围绕在分离离子。
这个过程称为水合。
水经常以配位共价键与正离子结合,以氢键与负离子结合。
该图显示了与Cl-可能形成的氢键。
虽然氯离子的孤对是3-级的,通常不会有足够的活性以形成氢键,但在此情况下,它们通过在氯的全部负电荷更具吸引力。
然而复杂的负离子,总会有孤对让水分子中氢原子结合形成氢键。
醇中的氢键:醇是含有-OH基团的有机分子。
具有直接连接到氧或氮上的氢原子的任何分子能够形成氢键。
此类分子始终具有沸点高于其不具有-OH或-NH基团同样大小的分子。
氢键使分子“粘性”,分离它们就需要更多的热能。
乙醇,CH3CH2-O-H,和甲氧基甲烷,CH3-O-CH3,具有相同的分子式
C2H6O。
它们具有相同数目的电子和类似长度的分子。
每个的范德华吸引力(包括色散力和偶极-偶极吸引力)大致相同。
然而,乙醇具有直接连接到一个氧的氢原子以及氧像水分子中一样具有两个孤对。
乙醇的分子之间可以形成氢键,虽然不像水一样有效。
氢键受限于每个乙醇分子只有一个氢具有有效电荷δ+。
在甲氧基甲烷中,氧的孤对仍然存在,但氢原子没有足够的有效电荷δ+形成氢键。
除了在一些不寻常的情况下,氢原子具有直接连接到电负性很强的元素形成氢键。
乙醇和甲氧基甲烷的沸点表明氢键在乙醇分子的粘性上有戏剧性的效果:乙醇(含氢键)78.5°C;甲氧基甲烷(无氢键)-24.8°C。
乙醇中的氢键提高了沸点约100℃。
要认识到,氢键的存在除了范德华吸引力外是很重要的。
例如,所有以下的分子都具有相同数目的电子,并且前两个的长度大致相同。
丁-1 - 醇由于额外的氢键沸点较高。
比较这两种醇(含-OH基团),两者的沸点高是因为氢直接连接氧原子而产生的额外氢键,但它们不一样。
2 - 甲基丙-1 - 醇的沸点和丁-1 - 醇不一样高,因为在分子中支化使得范德华吸引力比在更长的丁-1 - 醇不太有效。
氢键在含氮的有机分子:氢键也发生在含有NH基团的有机分子–和在氨中的排序方式相同。
种类繁多,从简单的分子,如CH3NH2(甲胺),及大分子如蛋白质和DNA。
在DNA中的著名的双螺旋的两条链通过连接到氮上的一条链的氢原子,以及在另一彼此氮或氧孤对之间的氢键连接在一起。
供体和受体:为了是氢键发生,必须同时存在氢供体和受体。
在一个氢键供体是氢原子参与氢键的共价结合,并且通常是一种强电负性原子如N,O或F。
氢受体是相邻的负电离子或分子,而且必须拥有一种孤电子对以形成氢键。
为什么氢键发生:由于供氢体是强电负性,它拉的价电子对接近它的核,并远离氢原子。
氢原子剩余部分正电荷,在键合到供体的氢原子和受体上的孤电子对之间产生偶极-偶极吸引力。
结果形成氢键。
(见分子间永久偶极相互作用)
氢键类型:
氢键可出现在单一的分子内,两相似分子之间或两不同分子之间。
分子内氢键:分子内氢键是指一个单一的分子内发生。
发生这种情况时,一个分子中的两个官能团能相互之间形成氢键。
为了让这种情况发生,同时具有氢供体的受体必须存在一个分子内,并且它们必须是在彼此紧靠在分子中。
例如,分子内氢键发生于乙二醇(C 2 H 4(OH)2)分子两个羟基的几何结构之间。
分子间氢键:物质单独分子之间形成分子间氢键。
它们可以发生在任意数目的相似或不相似分子之间,只要氢供体和受体存在于一个位置,使他们能够发生相互作用。
例如,分子间氢键可以在NH 3分子间单独发生,单独水分子之间,或NH 3和H 2 O分子之间。
氢键的性质和作用:
沸点作用:当我们考虑分子的沸点,我们通常想到的摩尔质量较大的分子比摩尔质量小的分子有更高的正常沸点。
不考虑氢键,这一点是因于较大的色散力(见非极性分子间的相互作用)。
较大的分子电子分布有更大的空间,因此更多可能产生瞬时的偶极矩。
然而,当我们考虑下面的表中,我们看到,这是情况并非总是如此。
我们看到,H 2 O,HF,和NH 3分别具有沸点高于氢和相应的族向下
的元素之间所形成的相同的化合物,这表明前者具有较大的分子间力。
这是因为H2O,HF和NH3都表现出氢键,而其它的都没有。
此外,H 2 O具有比HF小的摩尔质量但每个分子中参与的氢键多,因此,它的沸点因此较高。
粘度作用:氢键作用于沸点的结果,可以在确定物质的粘度中观察到相似的作用。
那些能够形成氢键的物质往往比那些无氢键的物质具有更高的粘度。
这有可能对多个氢键的物质表现出更高的粘度。
影响氢键的因素:
电负性:氢和它被结合到原子之间无显著电负性的差异氢键就不能发生。
于是,我们看到分子如磷化氢,它无氢键参与。
PH3表现出像铵一样的三角锥体分子的几何形状,但不像NH3它不能形成氢键。
这是由于磷和氢相似的电负性。
两个原子的电负性是2.1,因此无偶极矩。
这防止了氢键获取氢键所需的部分正电荷及另一分子的孤电子对。
原子尺寸:供体和受体的大小也可以影响氢键。
这可以解释为氯形成氢键的相对低的能力。
当两个原子半径相差很大或者是大的,它们的原子核它们相互作用时无法达到接近,从而导致弱的相互作用。
自然界中氢键:氢键在很多生物过程中起关键作用,并能解释许多自然现象,例如水的不寻常性质。
除了存在于水中,氢键在植物的水路运输系统,蛋白质的二级和三级结构和DNA碱基配对有很重要作用。
植物:运输维管束植物的凝聚力-附着力理论用氢键来解释水运动穿过植物的木质部和维管束很多关键部分。
在一个管束中,水分子氢键不仅给对方,也给予纤维素链(包含植物细胞的壁)。
这产生了一种毛细管其允许发生毛细作用,因为该管束是相对小的。
这种机制可以让植物把水拉进了自己的根。
此外,氢键可以产生一个长的水分子链,其可以克服重力的作用而运输到更高的叶子。
蛋白质:蛋白质的二级结构中存在丰富的氢键,并且三级构象中也有节制。
蛋白质的二级结构,包括含有氮- 氢结合对与氧原子相邻的多肽主链之间的相互作用(主要为氢键)。
因为N和O的强负电性,氢原子键合至氮在一个多肽主链可以与另一条链中的氧原子形成氢键,反之亦然。
虽然它们相对较弱,这些键为蛋白质二级结构提供极大稳定性因为它们重复大量次。
在蛋白质三级结构中,相互作用主要是在功能R基的多肽链之间;一个这样的相互作用被称为疏水性相互作用。
这些相互作用发生,因为周围的疏水基的水分子之间的氢键和进一步加强构象。