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解密非常规氢键

一、氢键的形成条件

参考文献:

1、周公度《结构和物性—化学原理的应用》第三版P95和P78

2、麦松威《高等无机结构化学》P333

3、徐光宪《物质结构》P586 

氢键以X-YH表示,其中X和Y的解密非常规氢键电负性越大,半径越小,则氢键越强。如N、O、F。

C的电负性不够大,但是与它连接的原子可以改变C的电负性,比如Cl3C-H、NC-H它们的H可以形成氢键,Cl电负性大,但是半径也大,所以O-HCl很弱,同理O-HS也很弱。 

这里,X-H的一对成键电子和Y的一对解密非常规氢键孤对电子参与成键,所以氢键是三中心四电子键(3c-4e)。也就是说,如果Y没有孤电子,一般是不能形成氢键的,比如NH4+,只能H去形成氢键,而N已经没有孤电子了! 

二、非常规氢键

1、上面的氢键属于一对一的情况,即一个H对一对孤电子。但也有发现一个H对多个孤电子,还有一对孤电子对多个H的情况。

例如,固态NH3中,一个N通过氢键与其他3个H连接,因此一个N一共连接6个H,如下图(来源于《无机化学丛书》第四卷P37)

解密非常规氢键

下图为一个H对多个孤电子的情况(来源于周公度《结构化学基础》第三版P224)

解密非常规氢键

2、解密非常规氢键π键也可以形成氢键,如下图(麦松威《高等无机结构化学》P341)

解密非常规氢键

3、金属也可以形成氢键X-HM(麦松威《高等无机结构化学》P342)

解密非常规氢键

4、X-HH-Y二氢键(麦松威《高等无机结构化学》P343)

比较下列物质的熔点

H3C-CH3

H3C-F

H3N→BH3

-181℃

-141℃

104℃

可以看出,H3N→BH3的熔点出奇的高,因为其晶体中含有N-HH-B二氢键

解密非常规氢键


(责任编辑:化学自习室)
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