Определяне на водородно свързване - Chemical

2. Определяне на връзката водород

Връзката, която се образува между водороден атом на една молекула и силно електроотрицателна елемент атом (О, N, F) на друга молекула, наречена водородни връзки.

Въпросът може да възникне: защо водород формира специфична химична връзка?

Това е така, защото атомен водород е много малък радиус. Освен това, когато изместване или пълно връща си един електрон водород придобива относително висока положителен заряд, поради което водородът на една молекула взаимодейства с атоми на електроотрицателните елементи, които имат частично отрицателен заряд, оставяйки част от други молекули (HF, Н2 О, NH3).

Помислете за някои примери. Обикновено представляват част от химична формула Н2 О. обаче вода не е съвсем точна. Би било състав на вода обозначен с формула (Н2 О) п, където п = 2,3,4 и т.н. D. Причината за това е, че отделните водни молекули, свързани чрез водородни връзки.

Водородни връзки обикновено са обозначени с точки. Тя е много по-слаба, отколкото йонна или ковалентна връзка, но по-силно от обичайното междумолекулни взаимодействия.

Наличието на водородни връзки обяснява увеличението на обема на вода като температурата намалява. Това се дължи на факта, че когато температурата се понижава укрепване молекули възниква и по този начин намалява тяхната "опаковка" плътност.

В проучването на органичната химия, като въпрос стана и защо температурата на кипене алкохоли е много по-високи от съответните въглеводороди? Това се обяснява с факта, че между алкохола молекули също образуват водородни връзки.

Увеличаването на алкохол температура на кипене се дължи загрубяване на молекулите. Връзката на водород е типично за много други органични съединения (феноли, карбоксилни киселини, и т.н.). Разбира се на органичната химия и обща биология известно, че присъствието на водородни връзки обяснява вторичната структура на протеините, структурата на двойната спирала на ДНК, г. Д. феномен на допълване.

3. Видове водородно свързване

Има два вида на вътрешномолекулна водородна връзка и междумолекулни водородни връзки. Ако връзката водород обединява една част от молекулата, ние говорим за вътрешномолекулна водородна връзка. Това е особено вярно за много органични съединения. Ако връзката водород, образуван между водороден атом на една молекула и неметални атом на друга молекула (междумолекулни водородни връзки), молекулите образуват доста силни няколко вериги, пръстени. Така, мравчена киселина и в течно и газообразно състояние съществува като димер:

Газообразен флуороводород и съдържат полимерни молекули, които включват до четири частици HF. Силни връзки между молекулите могат да бъдат намерени във вода, течен амоняк, алкохоли. Необходими за образуване на водородни връзки на кислородни и азотни атома всички съдържат въглехидрати, протеини, нуклеинови киселини. Известно е, например, глюкоза, фруктоза, захароза и е напълно разтворим във вода. Не е последната роля водородни връзки, образувани между молекули в разтвор от вода и многобройни въглехидратни ОН-групи.

4. енергията на връзката водород

Съществуват няколко подхода за характеризиране на водородни връзки. Основният критерий - енергията на водородна връзка (R-Х-Н ... С), който зависи от естеството на атомите X и В и общата структура и RXH ОТ молекули. В по-голямата част е 10-30 кДж / мол, но в някои случаи може да бъде до 60-80 кДж / мол, а дори и по-висока. Енергийна Ефективност разграничи своите силни и слаби водородни връзки. Енергията на образуването на силни водородни връзки е 15-20 кДж / мол или повече. Те включват комуникации О-Н ... О във вода, алкохоли, карбоксилни киселини, на О-Н ... N, N-H ... О и N-H ... N в съединения, съдържащи хидроксилни, амидни и амино групи, като например протеини. слабо образуване на водородна връзка има енергия по-малко от 15 кДж / мол. Долната граница на енергията на водородна връзка е 6.4 кДж / мол, например на С-Н ... О в кетони, етери, водни разтвори на органични съединения.

Повечето силни водородни връзки се образуват, когато малко водород (твърд киселина) едновременно свързан с две малки силно електроотрицателни атоми (твърда основа). Orbital осигурява най-доброто съвпадение киселина-основа и взаимодействие води до образуването на силни водородни връзки. Това означава, че образуването на силни и слаби водородни връзки може да се обясни от гледна точка на концепцията за твърди и меки киселини и основи (Pearson принцип принцип HSAB).

Енергията на увеличенията на Н-връзката, с увеличаване на положителен заряд поради водороден атом водород и X с увеличаване на протонната атом (своята алкалност). Въпреки водородно свързване се разглежда от гледна точка на киселина-основа взаимодействие но енергията, образуване на H-подобни комплекси слабо корелирани с обхвата на киселинност и алкалност на скалата.

Подобна тенденция се наблюдава в случай на меркаптани и алкохоли. Меркаптани са по-силни киселини от алкохоли, но по-трайни форма асоциирани алкохоли. Причината за тези очевидни аномалии е разбираемо, като се има предвид, че стойността на киселинност рКа определя от резултатите от пълната схема на киселинно-основни взаимодействия (преди образуването на солватирани йони) и образуването на молекулен комплекс с Н-връзка само първия етап на метода без осигуряване на празнина поради X- Н. киселина-база Реакцията на инертни разтворители обикновено се спира в Стъпка Н-комплекс.

Що се отнася до основни органични съединения и тяхната способност да участват в образуването на Н-връзки, тук също има големи разлики. По този начин, със същото способността на водородно свързване със степента на алкалност на амини до 5 порядъка по-висока от тази на пиридини и от 13 порядъка по-висока от тази на заместени карбонилни съединения.

Въз основа на експериментален набор от данни е линейна корелация между степента на трансфер заряд и енергията на междумолекулни водородни връзки, което е важен аргумент в полза на донор-акцептор естеството на последния на. Значително влияние върху образуването на водородни връзки могат да предвидят пространствени фактори. Например, орто-заместени феноли са по-малко склонни към самоасоцииране от съответния мета- и пара-изомери, асоциацията е напълно отсъства от 2,6-ди-трет-бутилфенол. С повишаване на температурата на размера на молекулни комплекси в сместа се редуцира, и те са много по-рядко в газова фаза.

В началото на Разбира се отбележи, че връзката на водород е междинен между вярно (валенция) и слаба химична връзка междумолекулни взаимодействия. Много по-близо? Отговорът е двусмислен, тъй като границите на енергиите на водородни връзки е доста големи колебания. Ако ние говорим за силните водородните връзки, които могат да имат значителен ефект върху свойствата на веществата, те са по-близо до истинските химическите връзки. И това не зависи само от относително високо енергийни H-облигации, но също така и факта, че той е локализиран в пространството, водород мост има своите "лични" партньори. Посоката на действие на връзка, водород и е фиксиран, но не толкова трудно да истинските химични връзки.

Информация за "водородна връзка"