Водородная связь

Водородная связь образуется между положительно поляризованным атомом водорода одной молекулы и отрицательно поляризованным атомом (О, F, N, реже S, Сl и др.) другой молекулы. Водородная связь может быть как межмолекулярной, так и внутримолекулярной. Водородная связь обозна­чается пунктирной линией. Энергия водородной связи невелика, 17–26 кДж/моль, но тем не менее эта связь играет очень важную роль, особенно в биохимии.

Понятие о водородной связи было введено Верналом и Фаулером для объяснения сил, связывающих молекулы в жидкой воде. Предполагалось, что ионы водорода (протоны) молекулы воды взаимодействуют с неподеленной па­рой электронов кислорода другой молекулы воды так, что получается система:

При этом за счет оттягивания атома водорода одной молекулы атомом кислорода другой молекулы длина связи О–Н увеличивается. Объем молеку­лы Н₂О тоже увеличивается, а плотность твердой воды (льда) уменьшается. Поэтому благодаря наличию водородной связи лед не тонет в воде, а плавает по её поверхности.

Несмотря на малую прочность водородной связи, она определяет ино­гда структуру вещества и существенно влияет на его химические и физиче­ские свойства. Благодаря водородным связям молекулы объединяются в ди-меры, полимеры, циклы и более сложные ассоциаты. Водородная связь обла­дает свойствами ненаправленности и ненасыщаемости.

Многие физические свойства веществ с водородной связью (Н₂О, НF) отличаются от общего хода изменения их в ряду аналогов. Так, летучесть ас­социированных жидкостей мала, а вязкость, теплота парообразования, тем­пература кипения (табл. 3.2) аномально высоки.

Таблица 3.2

Температура кипения гидридов элементов VI и VII группы

Водородная связь очень распространена и встречается повсеместно – в воде, белках, полимерах, живых организмах и т. д. Такая ее универсальность