Hydrogen Bonds Strength
论氢键之强度
夫氢键者,于化学之域,其强度之论,颇为紧要。氢键之强度,非一概而论,而系受诸般因素所制。
观其本质,氢键乃一种弱相互作用,较诸共价键,其力弗逮。共价键者,原子间以共用电子对而系之,力强且固。然氢键则异于此,乃由氢原子与电负性强之原子(如氟、氧、氮)相系,氢原子遂呈微弱正电性,复与邻位具孤对电子之电负性强原子相吸而生。
氢键强度,首与相系原子之电负性攸关。电负性愈强,氢原子之正电性愈显,氢键则愈强。试以氟化氢为例,氟之电负性于诸元素中为最,故氟化氢间之氢键颇强。相较之下,水中氢键,因氧之电负性逊于氟,其强度稍弱。
次之,氢键强度与原子间距相关。间距愈小,引力愈大,氢键愈强。此间距又受分子构型、空间位阻等因素所左右。若分子结构致原子间距变大,氢键强度必减。
再者,环境因素亦有影响。温度升高,分子热运动加剧,氢键易遭破坏,强度降低;压力之变,亦可致分子间距改易,进而影响氢键强度。
总而论之,氢键强度虽弱于共价键,然于诸多化学及生物过程中,厥功至伟。其维系生物大分子之结构,如蛋白质之二级结构、DNA之双螺旋结构,皆赖氢键之力。明乎氢键强度之影响因素,于探究物质性质、化学反应机理等,均具重要之意义。
夫氢键者,于化学之域,其强度之论,颇为紧要。氢键之强度,非一概而论,而系受诸般因素所制。
观其本质,氢键乃一种弱相互作用,较诸共价键,其力弗逮。共价键者,原子间以共用电子对而系之,力强且固。然氢键则异于此,乃由氢原子与电负性强之原子(如氟、氧、氮)相系,氢原子遂呈微弱正电性,复与邻位具孤对电子之电负性强原子相吸而生。
氢键强度,首与相系原子之电负性攸关。电负性愈强,氢原子之正电性愈显,氢键则愈强。试以氟化氢为例,氟之电负性于诸元素中为最,故氟化氢间之氢键颇强。相较之下,水中氢键,因氧之电负性逊于氟,其强度稍弱。
次之,氢键强度与原子间距相关。间距愈小,引力愈大,氢键愈强。此间距又受分子构型、空间位阻等因素所左右。若分子结构致原子间距变大,氢键强度必减。
再者,环境因素亦有影响。温度升高,分子热运动加剧,氢键易遭破坏,强度降低;压力之变,亦可致分子间距改易,进而影响氢键强度。
总而论之,氢键强度虽弱于共价键,然于诸多化学及生物过程中,厥功至伟。其维系生物大分子之结构,如蛋白质之二级结构、DNA之双螺旋结构,皆赖氢键之力。明乎氢键强度之影响因素,于探究物质性质、化学反应机理等,均具重要之意义。
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