這張圖片顯示一個水滴懸挂在蕨類植物的葉子上。氫鍵使水分子相互結合，形成水滴的特征形狀。但它們很容易破碎。研究人員最近發現了一種氫鍵的形式，這種氫鍵很強，可以與氫氧共價鍵相媲美，氫氧共價鍵能将水滴中的水分子結合在一起。

科學家們最近發現了一種全新的化學鍵，它的強度遠遠超過了它應有的強度。

這種新型的鍵表明，将分子結合在一起的強共價鍵和分子間形成的弱氫鍵之間的界限并不像化學教科書中所說的那樣清晰，氫鍵可以通過簡單的将鹽攪拌到一杯水中而被打破。

回想高中的化學課，你會記得有不同類型的鍵把原子連接在一起形成分子和晶體結構。

離子鍵連接金屬和非金屬形成鹽。強共價鍵把二氧化碳和水等分子結合在一起。弱得多的氫鍵的形成是因為氫和帶負電荷的原子或分子之間的靜電吸引，例如導緻水分子相互吸引，形成水滴或結晶冰。離子鍵、共價鍵和氫鍵都是相對穩定的；它們往往會持續很長時間，并且其作用很容易觀察到。但研究人員早就知道，在化學反應過程中，随着化學鍵的形成或斷裂，這個過程更為複雜，涉及的“中間态”可能隻存在很小的一秒鐘，更難觀察到。

在這項新的研究中，研究人員設法使這些中間狀态保持足夠長的時間，以便進行詳細的研究。他們發現的是一種共價鍵強度的新鍵，将原子結合成類似分子的東西。

為此，研究人員将一種氟化氫化合物溶解在水中，觀察氫和氟原子如何相互作用。氟原子被氫原子所吸引是因為它們表面正負電荷的不平衡，這是氫鍵的經典結構。每個氫原子往往夾在兩個氟原子之間。但是這些三明治結合在一起的強度比典型的氫鍵高，氫鍵很容易斷裂。氫原子在氟原子之間來回彈跳，形成像共價鍵一樣強的鍵，而這是氫鍵所不能形成的。這種新鍵的機理是靜電的，它與因正負電荷的不同而形成的氫鍵不同。

新鍵的強度為每摩爾45.8千卡（化學鍵能的單位），比一些共價鍵更大。例如，根據LibreTexts的說法，氮分子是由兩個氮原子結合在一起形成的，強度約為40千卡/摩爾。根據《生物化學》一書，氫鍵的能量通常為每摩爾1千卡到3千卡。

他們1月7日發表在《科學》雜志上的一篇論文中描述了他們的研究結果。德國馬克斯·普朗克聚合物研究所的研究人員米莎·波恩和約翰内斯·霍恩在《科學》雜志上發表的一篇文章中寫道，這種不尋常的鍵模糊了化學的明确類别。

“雜化共價氫鍵态的存在不僅挑戰了我們目前對化學鍵到底是什麼的理解，也為更好地理解化學反應提供了機會，”他們寫道，“其中‘中間反應态’經常被調用，但很少直接研究。”

他們寫道，當氫原子發現自己夾在兩個水分子之間時，類似的鍵可能存在于純水中。但研究人員寫道，這些鍵被認為是存在的，但壽命并不長。他們從未被确鑿地觀察過。

這項研究可以為“更深入地理解強健作用”和中間反應狀态打開大門。