2018-01-21
1240
В 19 веке было замечено, что соединения, в которых атом водорода непосредственно связан с атомами фтора, кислорода и азота, обладают рядом аномальных св-в. Это проявляется в значениях температур плавления и кипения соединений. Обычно в ряду однотипных соединений элементов данной подгруппы температура плавления и кипения с ув атомной массы элемента возрастают. Это объясняется усилением взаимного притяжения молекул, что связано с ув размеров атомов и с ростом дисперсионного взаимодействия между ними. Однако HF и вода плавятся и кипят при высоких температурах. Водородная связь намного менее прочная связь чем ков. пол-я, но она накладывает опечатки на св-ва в-в: кипячение при высокой температуре, т.к. на разрыв водородной связи требуется дополнительная энергия.
В настоящее время установлено, что эти и другие особенности соединений объясняются способностью атома водорода, соединенного с атомом сильно электроотрицательного элемента, к образованию еще одной связи с другим подобным атомом. Эта связь-водородная.
|
|
|
Атом водорода – самый маленький и самый легкий из всех существующий атомов. Имеет заряд +1. С наиболее электроотрицательными элементами (F, О, N) водород образует дополнительные связи, которые называют водородными.
Водородная связь возникает между водородом и кислородом, которые принадлежат к различным молекулам и ковалентно между собой не связаны. Водородную связь обозначают точками.
Возникновение водородной связи можно в первом приближении объяснить действием электростатических сил. Так, при образовании полярной ковалентной связи между атомом водорода и и атомом фтора образуется, который характеризуется высокой электроотрицательностью, электронное облако, первоначально принадлежавшее атому водорода, сильно смещается к атому фтора. В результате атом фтора приобретает значительный эффективный отрицательный заряд, а ядро атома водорода (протон) с "внешней" по отношению к атому фтора стороны почти лишается электронного облака. Между протоном атома водорода и отрицательно заряженным атомом фтора соседней молекулы HF возникает электростатическое притяжение, что и приводит к образованию водородной связи. Это обусловлено тем, что, обладая ничтожно малыми размерами и в отличие от других катионов, не имея внутренних электронных слоев, которые отталкиваются отрицательно заряженными атомами, ион водорода (протон) способен проникать в электронные оболочки других атомов.
Водородная связь близка к межмолекулярным связям. Все межмолекулярные связи имеют низкую энергию.
Энергия водородной связи низкая: 8 ÷ 40 кДж/моль.
Наиболее высокая энергия водородной связи у водорода с фтором (25÷ 40 кДж/моль), ниже - с О (13÷ 29 кДж/моль) и еще ниже с N (8 ÷ 21 кДж/моль).
В природе водородных связей можно увидеть донорно-акцепторный механизм.
Водородная связь характерна для спиртов, карбоновых кислот, высших и нуклеиновых, белков, поэтому, несмотря на низкую энергию связи, водородная связь крайне важна для жизни на Земле
