氢键是不是化学键 模糊了化学键的定义:科学家发现了有史以来最强的氢键
科学家最近发现了一种新的化学键,这是有史以来最强的氢键。
新的键表明,将原子结合成分子的强共价键和分子之间形成的弱氢键之间没有明显的区别。所谓氢键是由氢和带负电荷的原子或分子之间的静电引力形成的,其中最著名的是水。因为氢键,水在常温下是液体;当温度升高时,或者如果在水中加入盐并搅拌,就可以打破氢键的连接——当然,前者直观地变成了气体,而后者在内部细节上表现出复杂的结构,但看起来仍然像一杯水。
回想高中化学中有分子和晶体结构,是因为化学键不同。然而,氢键一般不被认为是化学键。
离子键连接金属和非金属形成盐。强共价键将二氧化碳和水等分子结合在一起。
离子键、共价键、氢键相对稳定;它们往往会持续很长时间,效果显著。
然而,研究人员早就知道,在化学反应过程中,随着化学键的形成或断裂,故事开始变得曲折,涉及到所谓的“中间状态”——这种状态可能只存在几分之一秒,而且难以观察。
在最新的研究中,他们设法使这些中间状态持续足够长的时间,并发现了具有共价键强度的氢键,这些氢键将原子结合成类似分子的簇。
研究人员将氟化氢化合物溶解在水中,观察氢原子和氟原子之间的相互作用。氟原子由于表面正负电荷的不平衡而被氢原子吸引,这是氢键的经典结构。每个氢原子往往夹在两个氟原子之间。
但是这些三明治的强度高于通常容易断裂的典型氢键。氢原子在氟原子之间来回反弹,形成像共价键一样强的键。
同时,新键的机理是静电力。
新键的强度为每摩尔45.8千卡,比某些共价键的强度大。例如,根据LibreTexts,一个氮分子由两个结合在一起的氮原子组成,结合强度约为40千卡/摩尔。
这一发现发表在1月7日的《科学》杂志上。没有参与这项研究的德国马克斯·普朗克聚合物研究所的米萨·波恩和约翰内斯·亨格在下面的评论文章中指出,这种不寻常的结合模糊了化学的明确范畴。
他们写道:“杂化共价氢键的存在不仅挑战了我们目前对化学键的理解,也为更好地理解化学反应提供了机会。”这项研究为“更深入地理解强结合的中间反应状态”打开了大门。
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