Механізм утворення водневого зв’язку
Гідрогенного зв’язок – утворюється між “+” зарядженими атомами водню і “-” зарядженими атомами інших молекул.
Дуже часто цей взаємозв’язок виникає і існує через взаємодію атома водню з такими атомами: оксиген (О), нітроген (N). Це відбувається внаслідок того, що дані елементи мають невелику питому вагу і характеризуються високою електронегативність. Елементи, які мають найбільшу питому вагу – сірка S або хлор Cl-зв’язуються з воднем менш міцно, хоча їх електронний торгівельний порівнянна з нітрогену.
Типи гідрогенного зв’язку
Міжмолекулярно водневий зв’язок – виникає між двома елементами, приклад: метиловий спирт.
Водневий (гідрогенний) внутрішньомолекулярний – утворюється усередині елемента, приклад: 2-нитрофенол.
Міжмолекулярно гідрогенний зв’язок
Спільна електронна пара зміщується від атома водню до негативно зарядженого атому. При цьому водень входить в комплекс з нерозділеного електронної парою іншого атома або іона.
Н-зв’язок графічно зображують у вигляді точок, тим самим показуючи, що вона слабше ковалентного (приблизно в 10-15 разів).
Молекули води (дві) і молекули оцтової кислоти (дві)
Внутрішньомолекулярна гідрогенного взаємозв’язок. Їй властиво перебувати в таких структурах, як багатоатомні спирти, вуглеводи, білки.
Молекула саліцилової кислоти
Хімічні взаємодії діляться на слабкі і сильні. Їх відмінність полягає в тому, що при розриві вони виділяють різну енергію і у них різні по довжині (відстань між атомами):
- 1. Слабкі. Зміст енергії – 15-25 кДж / моль, довжина дорівнює 30. 2. Сильні. Енергія – 300 кДж / моль, довжина 22-23.
Для освіти Н-св. характерно два типи віддачі іонів – електростатичний і донорно – акцепторні. Цікаво те, що донором виступає сильніший елемент (F, O, N), а акцептором – атом водню.
Механізм утворення водневого зв’язку
Добре розбирати механізм утворення водневого зв’язку на прикладі її між молекулами води. Атом гідрогену має всього лише один електрон, який при взаємодії з атомом більшої електронегативності може умовно оголяти ядро, що, в свою чергу, утворює додаткову взаємозв’язок з іншим атомом. Це і є воднева зв’язок.
Вода – це речовина, між молекулами якого утворюються водневі зв’язку.
Кластери з декількох молекул води
Завдяки водневим взаємозв’язкам молекули води взаємодіють один з одним, що призводить до утворення кластерів або комплексів води. Одним з яскравих прикладів є димер води.
Водневі зв’язки вважаються досить слабкими і нестійкими: вважається, що вони легко виникають, але і також легко руйнуються. Для водневих зв’язків характерний симптом теплової флуктуації. Вода являє собою мережу з молекул, пов’язаних водневими зв’язками.
Молекула води складається з трьох молекул і містить 4 гідрогенні зв’язки. Тут присутні 2 атома водню, а кисень, маючи дві неподіленого електронні пари, зв’язується з атомами Н найближчих молекул Н2О.
Водневі зв’язки забезпечують високі температури кипіння і плавлення. Без них ці показники були б набагато менше.
Водневі зв’язки в молекулах води володіють достатньою силою і перешкоджають її плавлення і випаровування.
А також вони забезпечують ще одна властивість Н2О, яке характеризується тим, що при плавленні води її щільність підвищується.
Найбільше значення має щільність води (1,00 г / мл) при температурі 4 градуси Цельсія. Ця температура характерна для зимового часу і знаходиться на дні прісних водойм, там же і знаходиться вода з максимальною щільністю.
Як змінюються властивості речовин в залежності від водневого зв’язку
Найбільш вірогідною ознакою наявності в речовині міжмолекулярного гідрогенного зв’язку є показник кипіння речовини. Одна з високих температур кипіння у води (100 oC так як для того щоб зруйнувати міжмолекулярні зв’язки в H2O потрібно затратити більше енергії). Гідрогенний зв’язок сильно може впливати на фізичні і хімічні властивості речовини. Міжмолекулярний зв’язок забезпечує підвищення температури плавлення і кипіння різних речовин. Речовини, які містять ОН-групи – моносахариди, дисахариди, як правило, мають відмінну гідрофільністю.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)