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成鍵

氫鍵通?？捎肵-H…Y來表示。其中X以共價(jià)鍵與氫相連，具有較高的電負(fù)性，可以穩(wěn)定負(fù)電荷，因此氫易解離，具有酸性（質(zhì)子給予體）。而Y則具有較高的電子密度，一般是含有孤對(duì)電子的原子，容易吸引氫原子，從而與X和H原子形成三中心四電子鍵。

鍵能

氫鍵鍵能大多在25-40kJ/mol之間。一般認(rèn)為鍵能<25kJ/mol的氫鍵屬于較弱氫鍵，鍵能在25-40kJ/mol的屬強(qiáng)度等強(qiáng)度氫鍵，而鍵能>40kJ/mol的氫鍵則是較強(qiáng)氫鍵。 曾經(jīng)有一度認(rèn)為最強(qiáng)的氫鍵是[HF 2 ] 中的FH…F 鍵，計(jì)算出的鍵能大約為169kJ/mol。 而事實(shí)上，用相同方法計(jì)算甲酸和氟離子間的[HCO 2 H…F ]氫鍵鍵能，結(jié)果要比HF 2 的高出大約30kJ/mol。

常見氫鍵的平均鍵能數(shù)據(jù)為：

F—H … :F （155 kJ/mol 或 40 kcal/mol）

O—H … :N （29 kJ/mol 或 6.9 kcal/mol）

O—H … :O （21 kJ/mol 或 5.0 kcal/mol）

N—H … :N （13 kJ/mol 或 3.1 kcal/mol）

N—H … :O （8 kJ/mol 或 1.9 kcal/mol）

HO—H … :OH 3 （18 kJ/mol 或 4.3 kcal/mol）

成鍵原子

典型的氫鍵中，X和Y是電負(fù)性很強(qiáng)的F、N和O原子。但C、S、Cl、P甚至Br和I原子在某些情況下也能形成氫鍵 ，但通常鍵能較低。

碳在與數(shù)個(gè)電負(fù)性強(qiáng)的原子相連時(shí)也有可能產(chǎn)生氫鍵。例如在氯仿CHCl 3 中，碳原子直接與三個(gè)氯原子相連，氯原子周圍電子云密度較大，因而氫原子周圍即帶有部分正電荷，碳也因此參與了氫鍵的形成，扮演了質(zhì)子供體的角色。

芳香環(huán)、碳碳叁鍵或雙鍵在某些情況下都可作為電子供體，與強(qiáng)極性的X-H（如-O-H）形成氫鍵。

方向

X-H…Y不需要，也往往不是嚴(yán)格的直線。 哪怕不算分叉的氫鍵，一對(duì)一的氫鍵中也有很多鍵角處在150°-180°之間的情況，氟化氫長(zhǎng)鏈中的氫鍵即是一例。

對(duì)稱氫鍵

通常氫是通過共價(jià)鍵與X原子相連，并通過較長(zhǎng)和較弱的“氫鏈”與Y原子連接，即使X與Y是相同的元素，X-H和H…Y距離也往往不相等。但在M HA 2 型的酸式鹽中，其中A是F 或某些有機(jī)酸（如乙酸和苯甲酸），氫原子恰好處于X和Y原子的中心（X-H…Y）。這一類例子被稱作 對(duì)稱氫鍵 ，它們往往鍵能較大，鍵長(zhǎng)較短。

對(duì)稱氫鍵和不對(duì)稱氫鍵的現(xiàn)象往往難以解釋。一個(gè)比較認(rèn)同的解釋是，將FHF 離子中的氫鍵看成氫橋，類似于乙硼烷中的BHB硼橋鍵。只不過硼橋鍵是三中心兩電子鍵，而氫橋鍵是三中心四電子鍵。

雙氫鍵

1995年以來，報(bào)道了許多種分子間存在一種被稱為雙氫鍵的新型分子間力，可用通式AH…HB表示。 雙氫鍵的鍵長(zhǎng)一般小于220pm，極限可能為270pm，鍵能從n~n*10kJ/mol不等，相當(dāng)于傳統(tǒng)分子間力能量數(shù)量級(jí)。雙氫鍵的一些例子包括：BH 4 …HCN、BH 4 …CH 4 、LiH…NH 4 、LiH…HCN、LiH…HC≡CH，CH 4 …H-NH 3 和H-Be-H…H-NH 3 等，其中以BH 4 …HCN雙氫鍵的鍵長(zhǎng)為最短（171pm），鍵能也最高（75.44kJ/mol），遠(yuǎn)大于水和HF間的氫鍵鍵能。目前對(duì)雙氫鍵的研究還不是很深入。

影響

液態(tài)水模擬圖。照片中心的分子引出的的藍(lán)色虛線代表氫鍵。

氫鍵的影響包括：

與同族的化合物相比，NH 3、H 2 O和HF具有反常高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。

氨在水中的非常大的溶解度與它和水分子間的氫鍵有關(guān)。

甘油、無水磷酸和硫酸具有較大的黏度。

鄰硝基苯酚中存在分子內(nèi)氫鍵，因此熔點(diǎn)較間硝基苯酚和對(duì)硝基苯酚低。

冰中水分子在冰晶體結(jié)構(gòu)中空間占有率較低，因而冰密度較小，甚至小于水。

分子內(nèi)形成氫鍵常使酸性增強(qiáng)。如苯甲酸的Ka=96.2×10﹣12,而鄰羥基苯甲酸的Ka=9.9×10-11，2,6-二羥基苯甲酸可在分子內(nèi)形成兩個(gè)氫鍵，它的Ka=5×10﹣9。其原因是分子內(nèi)氫鍵的形成，促進(jìn)了氫的解離。

結(jié)晶水合物中存在由氫鍵構(gòu)建的類冰骨架，其中可裝入小分子或離子。參見甲烷氣水包合物。

C=O…H-N氫鍵使蛋白質(zhì)形成α螺旋。

DNA(脫氧核糖核酸)中兩條鏈的堿基通過氫鍵配對(duì)，而氫鍵的飽和性和方向性使得雙螺旋的堿基配對(duì)具有專一性，即A-T靠2個(gè)氫鍵配對(duì)而C-G靠3個(gè)氫鍵配對(duì)，如下圖：

參見

分子間作用力

范德華力

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