Kaj je vodikova vez? Vrste, vpliv

Kaj je vodikova vez? Dobro poznani primer te povezave je navadna voda (H2O). Zaradi dejstva, da je atom kisika (O) bolj elektronegativen od dveh atomov vodika (H), se zdi, da ločijo vezalne elektrone od atomov vodika. Kot rezultat takega kovalentna polarna vez nastane dipol. Atom kisika pridobi ni zelo velik negativen naboj in vodikove atome - majhen pozitivni naboj, ki privlači elektrone (v sam par njih) na kisikov atom sosednji H2O molekul (t.j. voda) na. Tako je mogoče reči, da je vodikova vez je oblikovanje sila privlačnosti med atomom vodika in elektronegativnim atomom. Pomembna značilnost atoma vodika je, da se pri privabljanju njegovih veznih elektronov razkrije njegovo jedro (to je proton, drugi elektroni, ki niso zaščiteni). Čeprav je vodikova vezava šibkejša od kovalentne vezi, povzroča številne nenormalne lastnosti H2O (vode).

Najpogosteje se ta vezi tvorijo s sodelovanjem atomov naslednjih elementov: kisik (O), dušik (N) in fluor (F). To je posledica dejstva, da imajo atomi teh elementov majhne dimenzije in so označeni z visoko elektronegativnostjo. Pri večjih atomih (žveplo S ali klor Cl) nastala vodikova vez je šibkejša, kljub dejstvu, da so glede na njihovo elektronegativnost ti elementi primerljivi z N (to je, dušik).

Obstajata dve vrsti vodikovih vezi:

1. Medmolekularna vezava vodika - se pojavi med dvema molekulama, na primer: metanolom, amoniakom, vodikovim fluoridom.
2. Vodikova vez je intramolekularna - pojavlja se znotraj ene molekule, na primer: 2-nitrofenol.

Tudi v tem trenutku obstaja mnenje, da je vodik kemična vezava je šibka in močna. Med seboj se razlikujejo po energiji in dolžini vezave (razdalja med atomi):

1. Vodikove vezi so šibke. Energija je 10-30 kJ / mol, dolžina vezi je 30. Vse navedene snovi so primeri normalne ali šibke vodikove vezi.
2. Vodikove vezi so močne. Energija je 400 kJ / mol, dolžina je 23-24. Podatke, dobljene z eksperimentiranjem, kažejo, da so močni vezi oblikovani iz naslednjih ionov: ionsko vodoroddiftorid [FHF] -, ionsko hidriran hidroksid [HO-H-OH] -, ion oxonium hidrirani [H2O-H-OH2] + , kot tudi v različnih drugih organskih in anorganskih spojin.

Vpliv medmolekulskih vezi vodika

Nenormalne vrednosti vrelišče in taljenje, entalpija izhlapevanja in površinska napetost Nekatere spojine je mogoče razložiti s prisotnostjo vodikovih vezi. Voda ima nenormalne vrednosti za vse te lastnosti, vodikov fluorid in amoniak pa sta vreli in talilni tocki. Vodo in vodikov fluorid v trdnem in tekočem stanju se štejejo za polimerizirane zaradi prisotnosti medmolekularnih vezi vodika v njih. Ta odnos pojasnjuje ne le previsoko tališče teh snovi, ampak tudi njihovo nizko gostoto. Med taljenjem je vodikova vez delno uničena, zaradi česar so vodne molekule (H2O) pakirane bolj gosto.

Dimerizacija nekaterih snovi (karboksilne kisline, npr. benzojsko in ocetno), lahko pojasnimo tudi s prisotnostjo vodikovih vezi v njih. Dimer je dve molekuli, ki sta povezani skupaj. Iz tega razloga je vrelišče karboksilnih kislin večje kot pri spojinah, ki so približno enake molekulska masa. Na primer, v ocetni kislini (CH3COOH) je vrelišče 391 K, medtem ko je v acetonu (CH3COCH3) 329 K.

Vpliv vodotopnih intramolekularnih vezi

To razmerje vpliva tudi na strukturo in lastnosti različnih spojin, kot so: 2- in 4-nitrofenol. Toda najbolj znan in pomemben primer vodikovih vezi je deoksiribonukleinska kislina (skrajšana: DNA). Molekule te kisline so zložene v obliki dvojne vijačnice, katere dve vrsti sta povezani z vodikovo vezjo.