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氢键:在化学领域中的重要性

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于氢键无处不在,所以有关氢键的研究在酶催化、分子晶体重组、晶体工程学、光电材料和生命科学等领域中有着重要意义。一般而言,氢键的能量为10~40 kJ·mol-1,比范德华作用力强,而远小于化学键的强度。然而,由于氢键在许多化学反应中表现出强的色散能以及电荷转移能,因此,越来越多的人认为[14-16],氢键可能不仅仅是静电作用力,在某些特定时候也表现出一定的共价性。氢键的存在使得物质的物理化学性质通常也会发生较大变化。

氢键:在化学领域中的重要性

氢键是一种特殊的分子间或分子内的相互作用,在化学物理、生物材料等领域起着至关重要的作用[1-4]。由于氢键无处不在,所以有关氢键的研究在酶催化、分子晶体重组、晶体工程学、光电材料和生命科学等领域中有着重要意义。随着人们对氢键这种弱相互作用的深入研究,通过氢键进行质子转移反应已成为化学、材料科学、生命科学以及信息科学等领域的研究热点 [5-13]

一般而言,氢键的能量为10~40 kJ·mol-1,比范德华作用力(一般低于10 kJ·mol-1)强,而远小于化学键的强度(通常键能最低为102 kJ·mol-1)。然而,由于氢键在许多化学反应中表现出强的色散能以及电荷转移能,因此,越来越多的人认为[14-16],氢键可能不仅仅是静电作用力,在某些特定时候也表现出一定的共价性。氢键的存在使得物质的物理化学性质通常也会发生较大变化。

尽管氢键较共价键弱,但由于具有独特的酸碱可调性,使得其在分子自组装、结晶水合物,醇、羧基溶剂,无机酸酸式盐、碱式盐,碳水化合物、氨和氨合物、酰胺氨基酸蛋白质、光敏材料等物质中都扮演重要角色[17-24]。(www.xing528.com)

氢键在生命科学体系中起着双重作用,一方面,氢键是一种相对强的具有方向性的分子间作用力,可以使一个超分子体系相对稳定化;另一方面体现在氢键的动力学特征,对生命演化过程起着重要作用。

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