Vodikova vez: primere in vrste kemijskih vezi

Če pogledate kronologijo študija v kemijski znanosti, sposobnost atomov različnih elementov medsebojno komunicira, jih je mogoče razlikovati sredi XIX. Stoletja. V tem času so znanstveniki opozorili na dejstvo, da vodikove spojine kisika, fluora in dušika označujejo skupino lastnosti, ki jo lahko imenujemo anomalozno.

To so, prvič, zelo visoke stopnje taljenja in vrelišča, na primer voda ali vodikov fluorid, ki so večji od drugih podobnih spojin. Trenutno je že znano, da te lastnosti teh snovi določajo lastnosti atomov vodika, da tvorijo nenavadno vrsto vezi z atomi elementov, ki imajo velik indeks elektronegativnosti. Imenoval se je vodik. Lastnosti povezave, specifičnost njegove tvorbe in primeri sestavin, ki jo vsebujejo, so glavne točke, na katere bomo prebivali v našem članku.

Vzroki za komunikacijo

Dejanje sil elektrostatične privlačnosti je fizična podlaga za pojav večine vrst kemičnih vezi. Vrste kemijskih vezi, ki nastanejo zaradi interakcije nasprotno napolnjenih atomskih jeder enega elementa in elektronov drugega, so dobro znane. To je kovalentna nepolarna in polarna vez, značilna za enostavne in kompleksne spojine nekovinskih elementov.

Na primer, med atomom fluora, katerega elektronegativnost je največja, in električno nevtralnega vodikovega delca, katerega ene-elektronski oblak je prvotno pripadal samo H-atomu, se spremeni negativno nabita gostota. Sedaj lahko atom vodika sama imenujemo proton. Kaj se zgodi potem?

Elektrostatična interakcija

Elektronski oblak vodikovega atoma skoraj popolnoma potuje v smeri delčkov fluora in pridobi preveč negativno naboj. Med golo, to je, brez negativne gostote, atom vodika - proton in ion F^- Sosednja molekula vodikovega fluorida ima silo elektrostatične privlačnosti. Privede do nastanka medmolekularne vodikove vezi. Zaradi svoje pojavnosti lahko več HF molekul tvori stabilne sodelavce.

Glavni pogoj za nastanek vodikovih vezi je prisotnost atoma kemijskega elementa, ki ima visoko elektronegativnost in interaktivni vodikov proton. Ta vrsta interakcij se najbolj jasno kaže v spojinah kisika in fluora (vode, vodikovega fluorida), manj v dušik vsebujočih snoveh, na primer v amoniaku, in še manj v žveplovih in klornih spojinah. Primeri vodikovih vezi med molekulami najdemo tudi v organskih snoveh.

Tako se v alkoholu med atomi kisika in vodika funkcionalnih hidroksilnih skupin pojavijo tudi elektrostatične sile. Zato so tudi prvi predstavniki homologne serije - metanola in etilnega alkohola - tekočine in ne plini, podobno kot druge snovi takšne sestave in molekulske mase.

Energijska značilnost komunikacije

Primerjamo energetsko intenziteto kovalentne (40-100 kcal / mol) in vezavo vodika. Spodnji primeri potrjujejo naslednjo trditev: tip vodika vsebuje le 2 kcal / mol (med dimerji amoniaka) in 10 kcal / mol energije v fluornih spojinah. Vendar se izkaže, da je dovolj, da se delci nekaterih snovi vežejo na sodelavce: dimere, tetra in polimere - skupine, sestavljene iz številnih molekul.

Niso le v tekoči fazi spojine, ampak se lahko med prehodom v stanje plina ohranijo brez razpada. Zato vodikove vezi, ki zagotavljajo zadrževanje molekul v skupinah, povzročajo nenormalno visoke temperature vrenja in taljenja amonijaka, vode ali fluorida vodika.

Kako je povezava vodnih molekul

Tako anorganske kot organske snovi imajo več vrst kemičnih vezi. Kemična vez, ki nastane v procesu povezovanja polarnih delcev med seboj, imenovanega intermolekularni vodik, lahko korenito spremeni fizikalno-kemijske lastnosti spojine. To trditev dokazujemo z upoštevanjem lastnosti vode. Molekule H₂O imajo obliko dipolov - delcev, katerih polovi nosijo nasprotne obremenitve.

Sosednje molekule privlačijo drug drugega s pozitivno nabitimi vodikovimi protoni in negativnimi naboji kisikovega atoma. Kot posledica tega procesa nastajajo molekularni kompleksi - sodelavci, ki vodijo k pojavu neomajno visokih temperatur vrelišča in taljenja, visoke toplotne kapacitete in toplotne prevodnosti spojine.

Edinstvene lastnosti vode

Prisotnost vodikovih vezi med delci H₂O je vzrok mnogih njegovih vitalnih lastnosti. Voda zagotavlja najpomembnejše metabolne reakcije - hidrolizo ogljikovih hidratov, beljakovin in maščob, ki teče v celici - in je topilo. Takšna voda, ki je del citoplazme ali medcelične tekočine, se imenuje prosta. Zaradi vodikovih vezi med molekulami tvori hidrirane lupine okoli proteinov in glikoproteinov, ki preprečujejo strjevanje med makromolekulami polimerov.

V tem primeru se voda imenuje strukturirano. Primeri vodikovih vezi med delci H₂O, dokazujejo svojo vodilno vlogo pri oblikovanju osnovnih fizikalnih in kemijskih lastnosti organskih snovi - beljakovin in polisaharidov, v procesih asimilacije in razsipavanja, ki se pojavljajo v živih sistemih, ter pri zagotavljanju njihove toplotne uravnoteženosti.

Intramolekularna vodikova vez

Salicilna kislina je eno od dobro znanih in dolgoletnih zdravil z protivnetno, celjenje ran in protimikrobnim učinkom. Sama kislina, bromo-derivati ​​fenola, organske kompleksne spojine lahko tvorijo intramolekularno vodikovo vez. Spodnji primeri prikazujejo mehanizem njene nastajanja. Tako se lahko v prostorski konfiguraciji molekule salicilne kisline kislinski atom karbonilne skupine in vodikov proton hidroksilnega ostanka konvergirajo.

Zaradi večje elektronegativnosti atoma kisika je elektron delnega vodika skoraj popolnoma pod vplivom jedra kisika. V molekuli salicilne kisline se pojavi vodikova vez, ki povečuje kislost raztopine zaradi povečanja koncentracije vodikovih ionov v njej.

V povzetku lahko rečemo, da se ta vrsta interakcije med atomi manifestira v primeru, ko skupina donatorja (delca, ki daje elektron) in atom akceptorja, ki ga prejme, del iste molekule.