非共價鍵結（Noncovalent Bonding）

Posted on 2009/07/31 in 化學, 化學鍵, 物質構造 with 沒有迴響 20,630 views

非共價鍵結（Noncovalent Bonding）

國立成功大學醫學系二年級李柏昕∕國立台中第一高級中學化學科薛朋雨老師修改∕國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

非共價鍵結的作用力不包括共用電子，總共可分為以下四種：靜電力（Ionic Interactions）、偶極力（Dipole Interactions）、凡得瓦力（Van Der Waals Interactions）、疏水性（Hydrophobic Effect）

靜電力

在靜電力中，力F=kQ₁Q₂/r²，其中Q₁Q₂是兩個帶電粒子的電量，r是兩帶電粒子的距離，當原子或分子中的官能基失去或獲得電子會形成離子，帶相反電荷的離子會形成吸引作用，代相同電荷則會排斥。

偶極力

在偶極力中，力F=kμ₁μ₂ /r⁴，這些分子不帶電但是具有「極性」，分子之間由於電負度的差別，電負度較大的原子會帶部分負電，較小會帶部分正電，因此形成偶極。偶極力中氫鍵是最常見的例子，當氫與不同的原子結合的時候，會形成大小不等的氫鍵，最大的是氫氟酸中的氫鍵F-H……F-H，而氫鍵的角度也會影響其強度，當三個原子排成一排時最強如下圖左，而氫鍵的強弱也會影響物質的熔點與沸點，例如由於每個水分子最多可產生四個氫鍵，因而導致其異常高的熔沸點。氫鍵在高分子鍵結時具有重要意義，例如蛋白質與核酸的二三四級結構組成都和氫鍵有關。

凡得瓦力

在凡得瓦力中，力F = k²Vm /d⁷，泛指分子間作用力。

凡得瓦力有兩種力，一種是吸引力，一種是排斥力。吸引力的部份是由於兩原子之間電子雲瞬間分布不斷改變產生瞬間極化，因而形成吸引力，這樣的效應必須在兩原子靠很近時才明顯，而在可極化的分子之間凡得瓦力更強。排斥力的凡得瓦力則取決於原子的大小，當兩原子靠得太近的時候，由於原子核的作用，會產生排斥力，在兩種力的平衡之下，原子會有一個最小能量距離，也較凡得瓦距離。

疏水性

在熱力學當中，反應會趨向於最大亂度最低能量，當一個疏水性物質加入水中時，水分子會以整齊排列的方式包圍此物質，因此亂度下降，當第二個疏水性物質加入水中，兩個物質的疏水端會靠在一起，雖然物質本身因排列較有秩序而亂度下降，但是對水來說亂度是增加的，因此有利於反應產生，當加入一些疏水性物質之後，這些物質會的疏水端因為遠離水，而形成微胞，如下圖。在蛋白質的結構形成過程中，疏水性相當重要，很多胺基酸的疏水官能基，會被包在蛋白質結構的內部。