氢键的本质与方向性 — 化学计算题

氢键本质上是一种具有方向性的静电相互作用：X—H 与电负性大、半径小的原子 Y 上的孤对电子发生定向静电吸引，其吸引作用能可近似表示为 E = -C·cos²θ，其中 θ 为 X—H 键与 X···Y 连线之间的夹角，C 为与具体原子对有关的正常数。现有一分子内含两个可独立形成氢键的 O—H 基团：第一个基团与受体原子形成的氢键夹角 θ₁ = 30°，第二个基团形成的氢键夹角 θ₂ = 60°，两处氢键的常数均为 C = 20 kJ/mol。（1）分别计算两个氢键的作用能；（2）计算该分子氢键作用的总能量；（3）依据计算结果说明：若把其中一个氢键的构型调整为直线构型（θ = 0°）而另一个保持 θ = 60° 不变，总作用能将增大为多少，并由此指出氢键方向性的意义。