1.3　能量参数与定义

图1-5展示了典型氢键X—H…A的势能随H…A距离d变化的曲线图。势能在平衡距离d₀时最低，在d>d₀及稍微较后者短时为负值，只有在非常短的距离时为正值。高于最低势能点1.0kcal/mol 范围内的距离，都是形成氢键的有利区间。图中存在一个零势能线，把势能分割成稳定化（stabilizing，E<0）和去稳定化（destabilizing，E>0）两个区域。偏离平衡距离d₀会产生焓惩罚（enthalpic penalty），相应氢键稳定性降低。可以理解为，偏离d₀总会产生一个试图拉回到平衡距离的力。当d>d₀时，其为吸引力，当d<d₀时，其为排斥力。在d很短时，这一排斥力变得很大。在晶体中，很少有距离达到平衡距离的例子，但严重偏离平衡距离的情况也很少，因为那样会产生很大的焓惩罚。对于中性的分子，相互吸引可以发生在很大的距离区间内，而排斥力只在距离很短时才产生。另外，图1-5只考虑了d的变化。当考虑θ的变化时，会产生二维的势能曲线，θ改变也会导致偏离最低势能点。

图1-5　氢键势能对键长d的关系图