科學家最近發現了一種新的化學鍵,這是有史以來最強的氫鍵。
新的鍵表明,將原子結合成分子的強共價鍵和分子之間形成的弱氫鍵之間沒有明顯的區別。所謂氫鍵是由氫和帶負電荷的原子或分子之間的靜電引力形成的,其中最著名的是水。因為氫鍵,水在室溫下是液體;如果溫度升高,或者你在水中加鹽攪拌,就可以破壞氫鍵的連接。當然,前者直觀上變成了氣體,后者在內部細節上呈現出復雜的結構,但看起來還是一杯水。
回憶一下高中化學因為化學鍵不同有分子和晶體結構,但是氫鍵一般不算化學鍵。
離子鍵連接金屬和非金屬形成鹽,而強共價鍵將二氧化碳和水等分子結合在一起。
離子鍵、共價鍵、氫鍵相對穩定;它們往往持續時間長,效果顯著。
但研究人員早就知道,在化學反應過程中,隨著化學鍵的形成或斷裂,故事開始變得曲折,涉及到所謂的“中間態”——,這種狀態可能只存在一瞬間,很難觀察到。
在最新的研究中,他們設法使這些中間狀態持續足夠長的時間,并發現了具有共價鍵強度的氫鍵,它將原子結合成類似分子的簇,
研究人員將氟化氫化合物溶解在水中,觀察氫原子和氟原子之間的相互作用。氟原子由于表面正負電荷不平衡而被氫原子吸引,這是氫鍵的經典結構,每個氫原子往往夾在兩個氟原子之間,
但這些三明治比通常容易斷裂的典型氫鍵強度更高,氫原子在氟原子之間來回反彈形成共價鍵一樣強的鍵。
同時,新鍵的機理是靜電力。
新鍵的強度是每摩爾45.8千卡(化學鍵合能的單位),比一些共價鍵的強度大。例如,根據LibreTexts,氮分子由兩個氮原子鍵合在一起組成,鍵合強度約為40千卡/摩爾,
這個發現是《科學》年1月7日報道的,沒有參與這項研究的德國馬克斯普朗克高分子研究所的米沙波恩和約翰尼斯亨格在下面的綜述文章中指出,這種不尋常的結合模糊了化學的明確范疇。
他們寫道:“雜合共價氫鍵的存在不僅挑戰了我們目前對化學鍵的理解,也為更好地理解化學反應提供了機會。”這項研究為“深入理解強結合中間反應狀態”打開了大門。
https://www . science alert.com/scientists-discover-a-new-type-of-chemical-bond-and-it-s-this-strong
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