氫鍵與共價鍵
化學鍵把原子和分子結合在一起。鍵在決定分子和原子的化學和物理行為中很重要。正如美國化學家G.N.Lewis提出的那樣,當原子的價殼層中含有8個電子時,原子是穩定的。大多數原子的價殼層中的電子少於8個(週期表第18組中的稀有氣體除外);因此,它們是不穩定的。這些原子趨向於相互反應以變得穩定。因此,每一個原子都可以實現稀有氣體的電子組態。共價鍵是連接化合物中原子的一種化學鍵。氫鍵是分子間的相互吸引。
氫鍵
當氫與氟、氧或氮等負電荷原子相連時,就會產生極性鍵。由於電負性,鍵中的電子對電負性原子的吸引力大於氫原子。因此,氫原子將得到部分正電荷,而更負電荷的原子將得到部分負電荷。當兩個具有這種電荷分離的分子靠近時,氫和帶負電荷的原子之間就會產生引力。這種吸引力被稱為氫鍵。氫鍵相對比其他偶極相互作用強,它們決定了分子的行為。例如,水分子具有分子間氫鍵。一個水分子可以與另一個水分子形成四個氫鍵。由於氧有兩個孤對,它可以與帶正電荷的氫形成兩個氫鍵。那麼這兩個水分子可以稱為二聚體。由於氫鍵的能力,每一個水分子都能與其他四個分子結合。這會導致水的沸點更高,即使水分子的分子量很低。因此,當氫鍵進入氣相時,打破氫鍵所需的能量很高。此外,氫鍵決定了冰的晶體結構。獨特的冰格結構使其能夠漂浮在水面上,從而保護了冬季的水生生物。除此之外,氫鍵在生物系統中起著至關重要的作用。蛋白質和DNA的三維結構完全基於氫鍵。氫鍵可以被加熱和機械力破壞。
共價鍵
當兩個具有相似或極低電負性差的原子反應在一起時,它們通過共享電子形成共價鍵。兩個原子都可以通過共享電子來獲得稀有氣體的電子組態。分子是原子間共價鍵形成的產物。例如,當同一個原子結合形成Cl2、H2或P4等分子時,每個原子通過共價鍵與另一個原子結合。甲烷分子(CH4)在碳原子和氫原子之間也有共價鍵。甲烷是一個例子,分子之間具有極低的電負性差的共價鍵。
氫鍵和共價鍵的區別是什麼?•原子之間形成共價鍵,產生分子。分子之間可以看到氫鍵。•氫原子應該在那裡有氫鍵。共價鍵可以發生在任何兩個原子之間。•共價鍵比氫鍵更強。•共價鍵中,兩個原子之間共享電子,但在氫鍵中,這種共享不會發生;相反,正電荷和負電荷之間發生靜電相互作用。 |