醇、醚、环氧化合物与硫醇
醇的氢键(alcohol hydrogen bonding)
为什么乙醇(沸点 78 ℃)比丙烷(沸点 -42 ℃)的沸点高那么多,尽管两者都是大小相近的小分子?答案在于 -OH 基团以及它形成氢键的能力。醇分子之间这种额外的“黏性”力,是醇之所以呈现出那种外观和行为的最大原因。
氢键是一种吸引力,发生在一个分子上 O-H 的氢(因氧抢走了成键电子而略带正电)与相邻分子氧上的孤对电子之间。想象一群醇分子通过 -OH 互相“牵手”:每个氧都伸出孤对电子,每个 O-H 都去够邻居的氧。要把液体煮沸,你必须把这些手掰开,这要花额外的能量,于是沸点远高于相当的烃或醚。
同样的氢键也解释了别的性质。小分子醇(甲醇、乙醇、丙醇)能与水以任意比例互溶,因为它们的 -OH 与水形成氢键和彼此之间一样容易。但随着油腻的碳尾巴变长,水溶性下降——到大约八个碳时,醇的行为就更像油了。所以氢键是醇高沸点、与水互溶、乃至 DNA 与蛋白质结构等生物作用背后那股默默使劲的力。
乙醇(46 g/mol)沸点 78 ℃,而二甲醚(同样的分子式 C2H6O,但没有 O-H)沸点 -24 ℃。这 100 度的差距完全来自氢键。
原子相同,但只有醇的 O-H 能形成氢键,所以沸点高出 100 度。
醚和卤代烷也有极性键,但因为没有 O-H(或 N-H/F-H)那样的氢,它们只能接受氢键、不能给出氢键——这正是它们沸点远低于其同分异构醇的原因。
又称
另见