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　　氢键让物资寰宇产生出很多“不测”的称心，比如冰的密度比液态水要小；酒精、乙酸的沸点比同分子量的其他有机物高得多……

　　（由于冰的密度小于水，因而冰能够漂荡在水面。这种“冰浮于水”的景况被以为是地球早期生命发祥的进犯保险之一。图源：Wikimedia）

　　也正因为氢键，DNA能拼装成双螺旋结构，保证生物体遗传物资与信息的表示。

　　1923年，好意思国化学家Gilbert Lewis在其著述 Valence and the Structure of Atoms and Molecules中初度忽视了氢键的观点。现在，外洋纯正与诈欺化学汇荟萃（IUPAC）对“氢键”的界说是：

　　A form of association between an electronegative atom and a hydrogen atom attached to a second, relatively electronegative atom.

　　意译：

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　　氢原子与电负性大的原子X以共价键诱惑，若与电负性大、半径小的原子Y接近，在X与Y之间以氢为绪言，生成X—H···Y方法的一种非凡的分子间或分子内相互作用，即是氢键。（X与Y可能调换）

　　冰晶体中的O—H···O键即是典型的一种氢键：

　　（虚线代表冰晶体中的氢键）

　　关联词，氢键这个界说却有争议。

　　“不断争”的音符

　　咱们再看一眼氢键的界说：

　　氢原子与电负性大的原子X以共价键诱惑，若与电负性大、半径小的原子Y接近，在X与Y之间以氢为绪言，生成X—H···Y方法的一种非凡的分子间或分子内相互作用，即是氢键。（X与Y可能调换）

　　界说中有两个“电负性大”的适度语。这标明，酿成氢键的前提是H原子要与电负性比本身大的X不竭。

　　根据电负性的界说可判断：当H与电负性更大的X成键时，H—X间电子云会偏向X，因而H显正电，X显负电。而左近的Y原子也因为电负性比H更高，因而也呈负电。

　　如斯，便酿成了中心正电，两侧负电的经典氢键方法：X δ−—H δ+···Y δ−

　　然而，电负性比H大的原子并未几，容易成键的就更少，仅C、N、O、F、S、Cl、Se、Br、I。

　　关联词H原子可并不单会跟这些电负性更大的原子酿成共价键。B、Be、Si等电负性比H更小的原子也能与H酿成共价键。此时，H—X间电子云会偏向H，呈现X δ+—H δ-。

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　　那么，如若Xδ+−Hδ-与带正电的Yδ+（路易斯酸）相围聚，会不会酿成Xδ+—Hδ-···Yδ+方法的氢键呢？

　　回转电性氢键

　　关于X δ+−H δ-···Y δ+的研究，其实从2009年就开动了。

　　波兰尼古拉斯·哥白尼大学Mirosław Jabłoński团队通过盘算发现，很多负电氢酿成的共价键，如Si—H、Ge—H、Be—H、Mg—H、Zn—H、Li—H、Cu—H键，齐能与路易斯酸相互作用，产生疏子间作使劲。

　　由于氢原子带负电，两侧原子带正电，这么的酿成的氢键呈现出的电性散播与经典X δ−—H δ+···Y δ−相背。Jabłoński便将中心H原子带负电的相互作用定名为“回转电性氢键”（Charge-Inverted Hydrogen Bond）。

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　　然而，要让公共公认回转电性氢键的存在，光用盘算模拟遵守是不够的，得拿出可信的实考把柄。

　　回转电性氢键的实考把柄

　　最早获取打破的是双氢键（dihydrogen bond）。

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　　顾名想义，双氢键是一种触及两个氢原子相互作用酿成的氢键。

　　这么的氢键不错示意为X δ+—H δ-···H δ+，也就是带负电的H与带正电的H相互诱导，是一种Y=H条款下的非凡回转电性氢键。

　　1996年，表面盘算便瞻望出双氢键能够表示存在。随后一些含有双氢键的化合物结构被贯通出来，其中所包含的双氢键也通过电子和振动光谱骨子不雅测到。

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　　但双氢键毕竟仅仅一类特定的回转电性氢键。是否有更为普适的把柄？

　　很缺憾，自2009年回转电性氢键忽视以来，十几年了，实考把柄杳无音问。

　　没找到的原因可能是因为检测时刻不够先进、聪惠，也可能是公共对这一基础问题深嗜不大。毕竟，就算发现了回转电性氢键，能有什么用呢？

　　但，总有东说念主不在乎实用目标。

　　2023年，捷克科学院（Czech Academy of Sciences）Svatopluk Civiš汇集捷克俄斯特拉发时刻大学（Technical University of Ostrava）Pavel Hobza团队，在J. Am. Chem. Soc.上报说念了回转电性氢键的实考把柄。

　　作家们以三甲基硅烷（Me 3SiH）为研究对象。由于Si的电负性小于H，是以三甲基硅烷分子中，H带负电。

　　他们最初通过盘算谈判了其与13种路易斯酸的相互作用遵守：

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　　（三甲基硅烷与13种路易斯酸相互作用的盘算遵守。左上角蓝色数值为相互作用能（kJ/mol），红色数值为Si—H键伸缩振动波数的变化量。图源：JACS）

　　盘算遵守标明，三甲基硅烷分子的H确能与路易斯酸相互作用，且作用发生后，Si—H键的伸缩振动波数减小，即发生红移。

　　接着，作家们通过两种低温红外光谱时刻，切实地不雅察到Si—H键的伸缩振动在相互作用后发生红移。这里展示三例（A、B是两种不同低温红外光谱时刻对合并组分子测得的遵守）：

　　（HSiMe3、CF3I 、CF3I···HSiMe3的低温红外光谱。图源：JACS）

　　（HSiMe3、BrCN 、BrCN···HSiMe3的低温红外光谱。图源：JACS）

　　（HSiMe3、HCN 、HCN···HSiMe3的低温红外光谱。图源：JACS）

　　何况，推行遵守与表面盘算遵守基本吻合。波数红移量与酿成的加合物的表示性呈正关连。

　　氢键的新界说？

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　　至此，咱们能够详情回转电性氢键真是存在。

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　　如若将回转电性氢键归类到氢键的话，氢键的界说就要拓展了。毕竟，并非只消电负性比H大的原子才略酿成氢键。

　　作家们在论文斥逐部分对IUPAC现行的氢键界说忽视了修改建议（斜体部分是作家们给出的新界说，用以替换划线的原内容）：

　　其实，本文作家团队早在2000年时就对氢键的界说进行修正过。

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　　经典氢键X δ−—H δ+···Y δ−酿成后，由于部分电子飞动到H与Y之间，X—H的键强会放松。

　　然而作家团队发现了一类X—H键反而增强的X δ−—H δ+···Y δ−氢键。2011年，IUPAC领受了他们的建议，修正了氢键的界说——不再适度氢键的酿成会放松X—H键。

　　而如今，他们粗略将再次创造关联氢键的历史。

　　开首：高分子科学前沿

　　声明：仅代表作家个东说念主不雅点，作家水平有限，如有不科学之处，请鄙人方留言指正！