氢键是一种存在于分子之间以及分子内部的力。它比化学键弱，比范德华力强。

不是所有含氢的分子都有氢键。

1、氢键的形成

在HF分子中，H和F原子通过共价键结合。但由于F原子电负性高，电子云强烈向F原子一侧倾斜，导致H原子一端带正电。由于H原子的半径很小，只有一个电子，当电子强烈偏向F原子时，H原子几乎成为一个“裸”质子，因此正电荷密度很高，可以与相邻h F分子中的F原子产生静电引力，形成氢键。氟化氢的氢键表示为F-H...f(图7-30)

氢键不仅可以在同种分子之间形成，也可以在不同种类的分子之间形成。NH3和H2O之间的氢键如下:

氢键通常用x-h … y表示，x和y代表f、o、n等电负性大半径小的原子。

除了分子间氢键，一些物质的分子也可以形成分子内氢键，如邻硝基苯酚、碳酸氢钠晶体等。(参见图7-31)

简而言之，分子要形成氢键必须具备两个基本条件。一个是分子中必须有一个氢原子与电负性强的元素形成强的极性键。第二，分子中必须存在孤电子对、电负性大、原子半径小的元素。

2.氢键的特征:

(1)氢键是定向的。是指Y原子与X-Y形成氢键时，氢键的方向应尽可能与X-H键轴在同一条直线上，这样X与Y的距离最长，两个原子电子云之间的斥力最小，所以形成的氢键越强，系统越稳定。

(2)氢键饱和。意味着每个X-H只能和一个Y原子形成氢键。这是因为氢原子的半径远小于X和Y的半径，X-H与一个Y原子X-H … Y形成氢键后，如果另一个极性分子Y原子靠近，这个原子受到X和Y的强烈排斥，其排斥力大于带正电荷的H的吸引力，所以这个H原子未能形成第二个氢键。

3.氢键的键长和键能。

与化学键不同，氢键键能小，键长长。氢键的键能主要与X和Y的电负性有关，也与不同化合物的存在有关。一般电负性越大，氢键越强；氢键的键能还与y的原子半径有关，半径越小，键能越大。例如，F-H...f是最强的氢键，O-H的强度...哦，哦...N，N-H...n依次递减。Cl的电负性与N相同，只是半径比N大，所以只能形成弱氢键。受制敌意...Cl，Br和I不能形成氢键。

4.氢键对材料性能的影响。

氢键广泛存在，如水、醇、酚、酸、羧酸、氨、胺等。许多化合物如氨基酸、蛋白质和碳水化合物都有氢键。氢键对物质的影响也是多方面的。

(1)对物质熔点和沸点的影响。分子间的氢键增加了物质的熔点。如图7-32所示，这是因为打破分子间氢键使液体汽化或使固体液化需要能量。

与熔点和沸点相关的性质的变化，例如熔化热、汽化热和蒸汽压，与上面讨论的类似。

分子中形成氢键，这往往使其熔点和沸点低于同类化合物。

(2)对水和冰密度的影响。除了水的熔点和沸点明显高于同一族外，还有一个异常现象，就是它的密度在4℃时更高。这是因为当温度在4℃以上时，以分子的热运动为主，使水的体积膨胀，密度降低。当温度低于4℃时，分子间热运动减弱，氢键化倾向增强。形成的氢键越多，分子间的空间隙越大。当水结冰时，所有水分子通过氢键连接，形成空开放结构。参见图7-23。

在冰中，每个H原子参与氢键的形成，导致水分子呈四面体分布，每个氧原子周围有四个氢原子。这样的结构空是3，密度也减少了3。

(3)对物质溶解度的影响。在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间形成氢键，溶质的溶解度增加。如HF和NH3，易溶于水。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，但在非极性溶剂中的溶解度增加。

用水吸收泄漏的氨气。

(4)对蛋白质构型的影响。由于> c = o和> n-h可以在多肽链中形成大量的氢键(n-h …… o)，蛋白质分子以螺旋方式卷曲形成立体构型，称为蛋白质的二级结构(见图7-34)。可见氢键对于维持蛋白质空的某种构型起着重要的作用。

(5)对物质酸性的影响。分子中氢键的形成通常会增强酸性。如苯甲酸Ka = 6.2×10-12；如果邻位有羟基取代，邻羟基苯甲酸的KA为9.9×10-11；如果羧基的左右两边都有羟基取代，则2，6-二羟基苯甲酸的KA为5× 10-9。这是因为羧基(-OH)上的氢与羧基(- COOH)上的氧形成分子内氢键，促进了氢的解离。

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