氢键英文解释翻译、氢键的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 hydrogen bond
【医】 hydrogen bond
分词翻译:
氢的英语翻译:
hydrogen
【医】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
键的英语翻译:
bond; key
【计】 K; key; keyt
【化】 key; linkage; spline
【医】 bond; key; linkage
专业解析
氢键(Hydrogen Bond)是一种特殊的分子间或分子内作用力,在化学、生物学和材料科学中扮演着至关重要的角色。以下是其详细解释:
一、定义与本质
氢键指当氢原子(H)与高电负性原子(如氧O、氮N、氟F)形成共价键时,因电子云偏向电负性原子而使氢原子显正电性,进而吸引邻近分子或同一分子中另一电负性原子的孤对电子所形成的弱静电引力。其键能通常在5–30 kJ/mol之间,强于范德华力但弱于共价键或离子键 。
二、形成条件
- 供体(Donor):含H原子且与电负性原子(O/N/F)直接键合的结构(如–OH、–NH₂)。
- 受体(Acceptor):含孤对电子的电负性原子(如O、N)或带负电荷的基团(如羧酸根)。
三、常见类型与实例
-
分子间氢键
- 水(H₂O)中:一个水分子的H与相邻水分子的O形成氢键,导致水的高沸点(100°C)和表面张力。
- DNA双螺旋:腺嘌呤-胸腺嘧啶(A-T)间形成2个氢键,鸟嘌呤-胞嘧啶(G-C)间形成3个氢键,维持结构稳定 。
-
分子内氢键
- 邻硝基苯酚中:硝基(–NO₂)的O与羟基(–OH)的H形成键,降低分子间作用力,使其沸点低于对位异构体。
四、作用与意义
- 物理性质影响:显著提升物质的熔沸点(如HF沸点高于HCl)、溶解性(如氨易溶于水)。
- 生物结构维持:稳定蛋白质α-螺旋/β-折叠、核酸双链结构及酶活性中心构象。
- 材料性能调控:用于设计自修复水凝胶、超分子聚合物等功能材料 。
参考文献
- Brown, T. L. et al. Chemistry: The Central Science. Pearson, 第14版, p. 482.
- IUPAC. Compendium of Chemical Terminology ("Hydrogen bond"定义).
- Watson, J. D. & Crick, F. H. C. Molecular Structure of Nucleic Acids. Nature 171, 737–738 (1953).
- Dong, R. et al. Hydrogen-Bonded Supramolecular Polymers. Chem. Rev. 115, 6896–6959 (2015).
注:实际键能范围因具体体系而异,需结合实验数据或理论计算确认。
网络扩展解释
氢键是一种特殊的分子间或分子内作用力,其本质是静电吸引力。以下是详细解释:
1. 基本定义与形成条件
氢键通常表示为X-H···Y,其中X和Y是电负性大、原子半径小的元素(如O、N、F)。当H原子与X形成极性共价键时,H带部分正电荷,会吸引另一个分子或同一分子中Y原子的孤对电子,形成弱相互作用。这种作用力比化学键弱,但强于范德华力。
2. 分类与特征
- 分子间氢键:发生在不同分子间,如水分子间的O-H···O连接。
- 分子内氢键:存在于同一分子内,如邻硝基苯酚中的O-H···O结构。
- 键能范围一般为10-40 kJ/mol,具体强度取决于X、Y的电负性和空间结构。
3. 对物质性质的影响
氢键显著影响物质的物理性质:
- 提高沸点和熔点(如水的沸点高于H₂S)
- 增加溶解度(如乙醇与水互溶)
- 改变物质密度(冰的密度小于液态水)。
4. 特殊说明
- 虽然主要涉及O、N、F,但S、Cl等原子在特定条件下也可参与氢键。
- 氢键具有方向性和饱和性,这与普通分子间作用力不同。
常见实例:水分子间的氢键网络、DNA双螺旋中的碱基配对(A-T、C-G)、蛋白质的α-螺旋结构等均依赖氢键作用。
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