Om du tittar på kronologin för studien i kemivetenskap av förmågan hos atomer av olika grundämnen att interagera med varandra, kan vi peka ut mitten av 1800-talet. Vid den tiden uppmärksammade forskare det faktum att väteföreningar av syre, fluor, kväve kännetecknas av en grupp egenskaper som kan kallas anomala.
Dessa är för det första mycket höga smält- och kokpunkter, till exempel för vatten eller vätefluorid, som är högre än för andra liknande föreningar. För närvarande är det redan känt att dessa egenskaper hos dessa ämnen bestäms av egenskapen hos väteatomer för att bilda en ovanlig typ av bindning med atomerna av element som har ett högt elektronegativitetsindex. De kallade det väte. Egenskaperna hos en bindning, detaljerna för dess bildande och exempel på föreningar som innehåller den är huvudpunkterna som vi kommer att fokusera på i vår artikel.
Orsak till anslutning
Verkan av krafterna av elektrostatisk attraktion ärden fysiska grunden för uppkomsten av de flesta typer av kemiska bindningar. De typer av kemiska bindningar som har uppstått på grund av växelverkan mellan motsatt laddade atomkärnor hos ett element och elektroner i ett annat är välkända. Dessa är kovalenta icke-polära och polära bindningar, karakteristiska för enkla och komplexa föreningar av icke-metalliska grundämnen.
Till exempel, mellan fluoratomen, som har den högsta elektronegativiteten, och den elektronneutrala partikeln av väte, vars enelektronmoln från början bara tillhörde H-atomen, sker en förskjutning i den negativt laddade densiteten. Nu kan själva väteatomen med rätta kallas en proton. Vad händer härnäst?
Elektrostatisk interaktion
Vteatomens elektronmoln passerar nästan helt mot fluorpartikeln, och den får en överskottsladdning. Mellan den nakna, det vill säga utan negativ densitet, väteatom - en proton, och F--jonen av den närliggande vätefluoridmolekylen, manifesteras kraften av elektrostatisk attraktion. Det leder till uppkomsten av intermolekylära vätebindningar. På grund av dess förekomst kan flera HF-molekyler bilda stabila associerade föreningar samtidigt.
Huvudvillkoret för bildandet av en vätebindning är närvaron av en atom av ett kemiskt element med hög elektronegativitet och en väteproton som interagerar med den. Denna typ av interaktion är mest uttalad i syre- och fluorföreningar (vatten, vätefluorid), mindre i kväveh altiga ämnen, såsom ammoniak, och ännu mindre i svavel- och klorföreningar. Exempel på vätebindningar som bildas mellan molekyler kan också hittas i organiska ämnen.
I alkoholer mellan syre- och väteatomerna i de funktionella hydroxylgrupperna uppstår alltså även elektrostatiska attraktionskrafter. Därför är redan de första representanterna för den homologa serien - metanol och etylalkohol - vätskor, inte gaser, som andra ämnen med denna sammansättning och molekylvikt.
Energi som är karakteristisk för kommunikation
Låt oss jämföra energiintensiteten för kovalenta (40–100 kcal/mol) och vätebindningar. Exemplen nedan bekräftar följande påstående: vätetypen innehåller endast 2 kcal/mol (mellan ammoniakdimerer) till 10 kcal/mol energi i fluorföreningar. Men det visar sig vara tillräckligt för att vissa ämnens partiklar ska kunna binda till associerade: dimerer, tetra - och polymerer - grupper som består av många molekyler.
De är inte bara i vätskefasen av föreningen, utan kan bevaras utan att sönderfalla när de övergår i gastillstånd. Därför orsakar vätebindningar, som håller molekyler i grupper, onorm alt höga kok- och smältpunkter för ammoniak, vatten eller vätefluorid.
Hur vattenmolekyler associeras
Både oorganiska och organiska ämnen har flera typer av kemiska bindningar. Den kemiska bindning som uppstår i processen för association av polära partiklar med varandra, och kallas intermolekylärt väte, kan radik alt förändra den fysikalisk-kemiskaanslutningsegenskaper. Låt oss bevisa detta påstående genom att överväga vattnets egenskaper. Molekylerna H2O har formen av dipoler - partiklar vars poler har motsatta laddningar.
Angränsande molekyler attraheras av varandra av de positivt laddade väteprotonerna och syreatomens negativa laddningar. Som ett resultat av denna process bildas molekylära komplex - associationer, vilket leder till uppkomsten av onorm alt höga kok- och smältpunkter, hög värmekapacitet och värmeledningsförmåga hos föreningen.
Vattnets unika egenskaper
Närvaron av vätebindningar mellan H2O-partiklar är ansvarig för många av dess vitala egenskaper. Vatten ger de viktigaste metabola reaktionerna - hydrolysen av kolhydrater, proteiner och fetter som sker i cellen - och är ett lösningsmedel. Sådant vatten, som är en del av cytoplasman eller intercellulär vätska, kallas fritt. Tack vare vätebindningar mellan molekyler bildar den hydratiseringsskal runt proteiner och glykoproteiner, vilket förhindrar att polymermakromolekyler fastnar.
I det här fallet kallas vattnet strukturerat. De exempel vi har gett på vätebindningen som uppstår mellan partiklarna i H2O bevisar dess ledande roll i bildandet av de grundläggande fysikaliska och kemiska egenskaperna hos organiska ämnen - proteiner och polysackarider, i de processer för assimilering och dissimilering som sker i levande organismer, system, samt för att säkerställa deras termiska balans.
Intramolekylär vätebindning
Salicylsyra är ett av de välkända och länge använda läkemedlen med antiinflammatoriska, sårläkande och antimikrobiella effekter. Syran i sig, bromderivat av fenol, organiska komplexa föreningar kan bilda en intramolekylär vätebindning. Exemplen nedan visar mekanismen för dess bildande. Så i den rumsliga konfigurationen av salicylsyramolekylen är det möjligt att närma sig syreatomen i karbonylgruppen och väteprotonen i hydroxylradikalen.
På grund av syreatomens större elektronegativitet faller elektronen i vätepartikeln nästan helt under påverkan av syrekärnan. En vätebindning uppstår inuti salicylsyramolekylen, vilket ökar surheten i lösningen på grund av en ökning av koncentrationen av vätejoner i den.
Sammanfattningsvis kan vi säga att denna typ av interaktion mellan atomer manifesterar sig om gruppen av donatorn (partikel som donerar en elektron) och acceptoratomen som accepterar den är en del av samma molekyl.
