不合正規(guī)定義的化學(xué)鍵---氫鍵

氫鍵涉及已與氧、氮或氟等原子形成共價(jià)鍵的氫原子。由于這些元素的原子傾向于獨(dú)占那對(duì)共享電子，使氫帶有輕微的正電荷，因此氫又可以吸引其他負(fù)極性的分子（這類(lèi)分子雖然總電荷為零，但由于電荷分布不均勻，導(dǎo)致略微帶負(fù)電）。分子通過(guò)氫的媒介結(jié)合在一起，所以叫“氫鍵”。但氫鍵通常比共價(jià)鍵、離子鍵要弱得多，而且也不是靠共享或轉(zhuǎn)移電子而形成的，所以又不是嚴(yán)格意義上的化學(xué)鍵。

氫鍵的存在很普遍。水（H2O）在常溫是液體而非氣體，靠的是水分子之間的氫鍵；氨基酸的一條條分子鏈通過(guò)氫鍵形成復(fù)雜形狀的蛋白；DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上的一對(duì)對(duì)堿基，通過(guò)氫鍵形成堿基對(duì)……

然而，人們?nèi)匀徊煌耆宄滏I是什么。作為氫鍵的一個(gè)簡(jiǎn)單模型，雙氟化物離子（HF2-）通常被認(rèn)為是一個(gè)共價(jià)鍵的氟化氫（HF）分子，通過(guò)氫鍵結(jié)合一個(gè)氟離子形成的，假如用-代表共價(jià)鍵，…代表氫鍵，其結(jié)構(gòu)式即為F-H…F。但科學(xué)家后來(lái)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雙氟化物離子在水中振動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)在F-H…F和F…H…F之間不斷變化。換句話說(shuō)，其中一個(gè)鍵總是在共價(jià)鍵和氫鍵之間切換。在這里，氫鍵和共價(jià)鍵的區(qū)別開(kāi)始模糊了。

鍵通常不是剛性的，而是可以彎曲、拉伸和振動(dòng)的。這表明，要確定一個(gè)鍵的存在，我們需要評(píng)估的不僅僅是原子是否粘在一起，還要看粘連了多長(zhǎng)時(shí)間。一個(gè)典型例子是超臨界水：水被加熱到超過(guò)其臨界點(diǎn)（在218個(gè)大氣壓，水的沸點(diǎn)是374℃），在那里不再有液態(tài)和氣態(tài)之分。人們一直在爭(zhēng)論這種時(shí)候是否還有氫鍵存在。最近有位德國(guó)化學(xué)家對(duì)此做了模擬。結(jié)果顯示，超臨界水中的氫鍵斷裂得非?？?。在這種情況下，是否還有資格成為氫鍵，只能各說(shuō)各話了。

更好地了解超臨界水中的氫鍵對(duì)化學(xué)工業(yè)有很大的幫助。超臨界水可以溶解普通水不能溶解的東西，它是有毒的有機(jī)溶劑（如苯或甲苯）的環(huán)保替代品。