大多数人对离子键和共价键的概念感到满意，但不确定氢键是什么，它们是如何形成的，以及它们为什么重要。

关键收获：氢键

• 氢键是已经参与其他化学键的两个原子之间的吸引力。其中一个原子是氢，而另一个可能是任何电负性原子，如氧、氯或氟。
• 氢键可以在一个分子内的原子之间或两个独立的分子之间形成。
• 氢键弱于离子键或共价键，但强于范德华力。
• 氢键在生物化学中起着重要作用，并产生水的许多独特性质。

氢键定义

氢键是一种有吸引力的（偶极-偶极）相互作用，它发生在一个负电原子和一个与另一个负电原子结合的氢原子之间。这个键总是包含一个氢原子。氢键可以发生在分子之间或单个分子的部分内部。

氢键往往比范德华力强，但比共价键或离子键弱。它大约是O-H之间形成的共价键强度的1/20（5%）。然而，即使这种弱键也足以承受轻微的温度波动。

但是原子已经结合在一起了

当氢原子已经结合时，它怎么能被吸引到另一个原子上呢？在极性键中，键的一侧仍带有轻微的正电荷，而另一侧带有轻微的负电荷。形成键并不能中和参与原子的电性质。

氢键的例子

氢键存在于核酸的碱基对之间和水分子之间。这种类型的键也在不同氯仿分子的氢原子和碳原子之间、相邻氨分子的氢原子和氮原子之间、聚合物尼龙的重复亚基之间以及乙酰丙酮的氢原子和氧原子之间形成。许多有机分子受到氢键的影响。氢键：

• 帮助转录因子与DNA结合
• 辅助抗原抗体结合
• 将多肽组织成二级结构，如α-螺旋和β-折叠
• 将两股DNA结合在一起
• 相互结合转录因子

水中的氢键

尽管氢键形成于氢和任何其他负电原子之间，但水中的氢键是最普遍的（有些人认为是最重要的）。当一个原子的氢位于其自身分子和相邻分子的氧原子之间时，相邻的水分子之间形成氢键。这是因为氢原子被自己的氧原子和足够接近的其他氧原子所吸引。氧原子核有8个“正”电荷，因此它比氢原子核更能吸引电子，只有一个正电荷。因此，相邻的氧分子能够吸引来自其他分子的氢原子，形成氢键形成的基础。

水分子之间形成的氢键总数是4。每个水分子可以在氧和分子中的两个氢原子之间形成两个氢键。在每个氢原子和附近的氧原子之间可以形成另外两个键。

氢键的一个结果是氢键倾向于围绕每个水分子排列成四面体，从而形成众所周知的雪花晶体结构。在液态水中，相邻分子之间的距离更大，分子的能量足够高，氢键经常被拉伸和断裂。然而，即使是液态水分子也平均呈四面体排列。由于氢键作用，液态水的结构在较低温度下变得有序，远远超过其他液体。氢键使水分子比没有氢键时更接近15%。这些键是水显示出有趣和不同寻常的化学性质的主要原因。

• 氢键减少了大型水体附近的极端温度变化。
• 氢键可以让动物通过出汗来降温，因为打破水分子之间的氢键需要大量的热量。
• 氢键使水在更宽的温度范围内保持液态，这比任何其他同等大小的分子都要大。
• 这种结合使水具有极高的汽化热，这意味着将液态水转变为水蒸气需要相当大的热能。

重水中的氢键甚至比用普通氢（protium）制成的普通水中的氢键更强。氚水中的氢键更强。