Какво представлява водородната връзка? Видове, влияние

Какво представлява водородната връзка? Добре известен пример за тази връзка е обикновената вода (H2O). Поради факта, че кислородният атом (О) е по-електронен от два водородни атома (Н), изглежда, че отделя свързващите електрони от водородни атоми. В резултат на такъв ковалентна полярна връзка се образува дипол. Кислороден атом не придобива много голям отрицателен заряд и водородните атоми - малък положителен заряд, който е привлечен електроните (на свободна двойка от тях) от кислороден атом, съседен H2O молекули (т.е. вода). По този начин може да се каже, че водородната връзка е формираща сила на привличане между водороден атом и електронен заряд. Важна характеристика на водородния атом е, че когато неговите свързващи електрони привлекат, неговата ядро ​​(тоест, протона, други електрони, които не са екранирани) е изложена. И въпреки че водородната връзка е по-слаба от ковалентната връзка, тя причинява редица ненормални свойства на водата (вода).

Най-често тази връзка се формира с участието на атоми от следните елементи: кислород (О), азот (N) и флуор (F). Това се дължи на факта, че атомите на тези елементи имат малки размери и се характеризират с висока електронегодност. При по-големи атоми (сяра S или хлор С1) получената водородна връзка е по-слаба, независимо от факта, че по отношение на тяхната електронегодност тези елементи са сравними с N (т.е. азот).

Има два вида водородни връзки:

1. Взаимолекулярно свързване на водород - се появява между две молекули, например: метанол, амоняк, флуороводород.
2. Вътремолекулна водородна връзка - се появява в една молекула, например: 2-нитрофенол.

Също така в момента има мнение, че водородът химическо свързване е слаб и силен. Те се различават една от друга в енергията и в дължината на връзката (разстоянието между атомите):

1. Водородните връзки са слаби. Енергията е 10-30 kJ / mol, дължината на връзката е 30. Всички изброени по-горе вещества са примери на нормална или слаба водородна връзка.
2. Водородните връзки са силни. Енергия - 400 кДж / мол, дължина - 23-24. Данните, получени от експерименти показват, че здрави връзки се образуват в следните йони: йон-vodoroddiftorid [FHF] -, йон-хидратирана хидроксид [HO-Н-OH] -, йон оксониева хидратирани [H2O-Н-OH2] + , както и в различни други органични и неорганични съединения.

Влияние на водородните междумолекулни връзки

Анормални стойности точка на кипене и топене, енталпия на изпаряване и повърхностно напрежение Някои съединения могат да бъдат обяснени с наличието на водородни връзки. Водата има абнормни стойности за всички тези свойства, а флуороводородът и амонякът имат точка на кипене и топене. Водата и флуороводородът в твърдо и течно състояние се считат за полимеризирани поради наличието на водородни интермолекулярни връзки в тях. Тази връзка обяснява не само твърде високата точка на топене на тези вещества, но и тяхната ниска плътност. И по време на топенето водородната връзка е частично разрушена, поради което водните молекули (H2O) са опаковани по-гъсто.

Димеризация на някои вещества (карбоксилни киселини, например бензоена и оцетна) може да бъде обяснена и с присъствието на водородна връзка в тях. Димерът е две молекули, които са свързани помежду си. По тази причина температурата на кипене на карбоксилните киселини е по-висока от тази на съединенията, които имат приблизително същото молекулно тегло. Например в оцетна киселина (CH3COOH) температурата на кипене е 391 К, а в ацетон (CH3COCH3) е 329 К.

Влияние на водородните вътрешномолекулни връзки

Тази връзка влияе и върху структурата и свойствата на различни съединения, като: 2- и 4-нитрофенол. Но най-известният и важен пример за водородна връзка е дезоксирибонуклеиновата киселина (съкратена: ДНК). Молекулите на тази киселина са сгънати във формата на двойна спирала, две нишки от които са свързани помежду си чрез водородна връзка.