甲酸的界面性质及氢键键能

除了静电力、诱导力和色散力等物理作用之外，有些分子之间还存在弱化学作用，这种作用具有方向性和饱和性，主要分为两大类：氢键和电荷转移，分别简述如下。

1.氢键

对于许多含氢化合物，特别是具有官能团如—OH，—NH，—XH（X为卤原子）和—SH以及与强吸电子基团结合的碳氢键（如CHCl3）时，氢还可以与另一个分子的O，N，F和S以及具有π电子的芳烃结合，形成所谓的氢键，可用通式A—H⋯B表示。其中A，B均为电负性较大但体积又不太大的原子，A—H称为质子供体，B称为质子受体。例如，甲酸在3℃的蒸气中有93％是以二聚体的形式存在的，电子衍射法测得其结构为

已知O—H键的正常键长为0.95[1]，而因氢键形成的二分子缔合时，O—H键伸长为1.04，H与另一分子中的O又形成键长为1.63的较弱的氢键。实验测得二聚体的离解热为14.1kcal[2]/mol，故氢键键能为7.05kcal/mol。表1-7列出了常见的氢键键长和键能。

表1-7 常见氢键的键长与键能

氢键的本质无外乎两个方面，一是由于A—H键的偶极矩较大，H的半径又很小（0.3）且无内层电子，便于B原子充分接近它。只要B原子电负性足够大，半径又小，带正电的H就能充分与B原子中的孤对电子产生很强的静电作用。而且以H为媒介，B与A之间还可以发生电荷转移，获得离域能。

2.电荷转移(https://www.daowen.com)

如前所述，部分氢键的形成过程中存在电荷转移，而电荷转移也可以促使配合物的形成，这其中并不涉及氢键。电荷转移的更一般的模式是电子供体D将电荷转移至电子受体A，形成D→A键，主要有以下几种类型。

（1）具有非键孤对电子的供体与具有空轨道的受体作用，如R3N·BCl3；

（2）具有成键π轨道的供体与具有反键σ轨道的受体作用，如C6H6·I2；

（3）具有成键π轨道的供体与具有反键π轨道的受体作用，如C6H6·（NC）2＝C（CN）2。

[1] 1＝10﹣10m。

[2] 1cal＝4.186 8J，1kca1＝4 186.8J。