本文来自公众号：X-MOLNews
为何雪花总是六角形？为何水在常温下是液态？为何冰能浮在水面上？其实这都是氢键神奇的魔力 [1]。据说，今年是氢键被提出的一百周年 [2]。之所以用“据说”，是因为有关氢键概念的提出时间一直存在争议。不过，可以肯定的是，关于氢键的研究至少已经历了一个世纪的历程。
水分子间的氢键。图片来源：Wikipedia [3]
1932年，鲍林（Linus C. Pauling）曾在他的论文中表示 [4]，“氢键”是由Wendell Latimer和Worth Rodebush于1920年明确提出的 [5]。随后，鲍林在1939年正式出版了著名的书籍——The Nature of the Chemical Bond，把氢键的观点确定了下来。
The Nature of the Chemical Bond。图片来源于网络
如今，高中课本中这样描述氢键，“分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫做氢键”。2011年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）将氢键定义更新，“氢键就是键合于一个分子或分子碎片Ｘ–Ｈ上的氢原子与另外一个原子或原子团之间形成的吸引力。有分子间氢键和分子内氢键之分，其Ｘ的电负性比氢原子强。可表示为Ｘ–Ｈ…Ｙ–Ｚ，其中‘…’是氢键” [6]。
早在1912年，Tom S. Moore和Thomas F. Winmill就意识到“氢键”的存在。这是因为他们在解释伯/仲/叔胺水合物和季铵碱之间的导电性存在很大差异时，设想三甲胺和水之间、季铵碱与氢氧根之间存在较弱的作用力，即下图中细线所表示的作用 [7]。这可能是关于氢键最早的暗示，尽管我们现在已经知道，图中两条“细线”所代表的含义并不相同。
图片来源：JACS [7]
那么，上个世纪20年代的科学发展到什么水平了呢？简单地说，如果你是一名高中生，穿越回100年前，凭借你的化学知识都可以成为先知，让当时的化学家们刮目相看。要是可以写一部这样的科学史穿越小说，或许可以碾压各种网络爽文穿越剧。
九年前的1911年，卢瑟福（Ernest Rutherford）通过著名的金箔实验证明了原子核的存在，使得原子的行星模型推翻了1903年汤姆孙（J. J. Thomson）提出的葡萄干布丁模型，尽管前者其实也是不正确的。一年前的1919年，卢瑟福刚刚利用α粒子轰击氮核，并将发现的一种全新粒子命名为质子。而十二年后的1932年，查德威克（James Chadwick）才终于发现了中子。换句话说，1920年，科学界刚发现了电子，对质子还不太了解，中子更是未知物，对原子内所有东西的确切位置真的是一无所知。
原子的行星模型。图片来源于网络
化学家和物理学家不同，他们会从化学变化中思考原子结构以及与分子之间的关系。1916年，路易斯（Gilbert Newton Lewis）在The Atom and the Molecule [8] 一文中曾做出了准确的预言，他认为“在每个原子中都有一个核（原子核），其在所有化学变化中都是保持不变的”。要知道在当时，化学家还无法分辨共价键和离子键，比如，路易斯曾提出利用空格和冒号来描述化学键中电子的位置（如“Na:Cl”、“I:Cl”），并认为氯化钠是一种极性极强的分子。
有人会说，那个时代是化学家的“立体主义（Cubism）”时期，整个科学界都在接受毕加索（Pablo Picasso）等艺术家的影响和洗礼。物理学家对原子的理解还不足以为化学的发展提供准确的信息，于是，化学家们凭借自己艺术般的想象力，开始了各种大胆的推测。例如，朗缪尔（Irving Langmuir）曾认为原子是“方方正正的”，他在
