（50）零空间论与氢重叠键的形成原理

零空间论与氢重叠键的形成原理

氢重叠键就是现代化学所说的氢键。那么氢键到底指的是什么呢？零空间论认为，现代化学所谓氢键的本质其实就是重叠区域和非重叠区域一种特性的体现。我们已知，一般重叠键中的共用电子运动到重叠区时只会引起重叠区从收缩状态转变为膨胀状态，并不能同时引起对方原子的非重叠区域一并从收缩状态转变为膨胀状态，而在氢键中，当与氢原子构成氢键的另一个原子内的共用电子运动到重叠区内时，除能引起重叠区从收缩状态转变为膨胀状态外，同时亦能引起整个氢原子，也就是包括氢原子的非重区域部分均从收缩状态转变为膨胀状态。由于氢原子的非重叠区域不再总是处于收缩状态，而是出现了收缩状态和膨胀状态的交替动态变化，使得氢与其他原子可能产生异性吸引力，这便是氢键的作用力。不难想象在氢键中，当与氢成键的另一个原子内的共用电子运动到重叠区内产生氢键作用时的状态性质，其实类似于一般重叠键在重叠期共用电子运动到重叠区内时的状态性质。氢键是一般重叠键的一种特殊的表现形式，在热能作用下发生的氢键其形成过程与一般重叠键类似，同样包括膨胀期、重叠期和减负期三个阶段。在氢键中，当氢以外其他原子中的电子运动到重叠区域内时，之所以不但可引起氢原子内的重叠区从收缩状态转变为膨胀状态，也可引起氢原子内的非重叠区从收缩状态转变为膨胀状态，一方面可能与氢原子本身半径比较小，核外电子层零收缩力和收缩差值比较小有关。当氢对方原子内的共用电子运动到重叠区内时，重叠区产生的非持续性膨胀力会波及氢原子的非重叠区域，使该区域内电子的运动质量增加，这样就会因为氢电子层收缩力和收缩差较小而很容易使之从收缩状态转变为膨胀状态。另一方面，氢原子内的重叠区和非重叠区本来就具有整体性，或者说重叠区本来就属于氢原子的一部分，故重叠区域能量和状态的变化很容易影响到整个氢原子，从而使整个氢原子包括氢原子非重叠区的能量和状态也随之发生变化，进而产生氢键效应。

在氢键中我们要掌握两个要点，一个是氢键的形成原理与一般重叠键类似，即属于两成键原子各提供一个共用电子，各提供一个共用轨道的类型。一个是引起氢键作用的电子是与氢原子形成化学键的另一个原子中的电子，并不是氢原子中的电子，即只有当另一个原子中的共用电子运动到重叠区内时才会引起氢原子的非重叠区处于膨胀状态，进而发生氢键作用，而氢原子中的共用电子运动到重叠区内是不会引起另一个原子的非重叠区同样处于膨胀状态，即另一个原子的非重叠区只会仍处于收缩状态。这就是说，氢键中的氢在与其他原子形成异性吸引力的时候其实是一种“有缝链接”。