ВОДОРОДНОЕ МОСТИКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ: ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - ХИМИЯ - 2025

Связь ссылки водорода представляет собой электростатическое притяжение между двумя полярными группами , что происходит , когда атом водорода (Н) , связанный с очень электроотрицательным атомом притяжения , оказываемое на электростатическом поле electronegatively заряженного атома других рядом.

В физике и химии существуют силы, которые создают взаимодействие между двумя или более молекулами, включая силы притяжения или отталкивания, которые могут действовать между этими и другими соседними частицами (такими как атомы и ионы). Эти силы называются межмолекулярными силами.

Две молекулы самоорганизуются в димерный комплекс посредством четырех водородных связей.

Межмолярные силы более слабые по своей природе, чем те, которые связывают части молекулы изнутри наружу (внутримолекулярные силы).

Среди межмолекулярных сил притяжения есть четыре типа: ионно-дипольные силы, диполь-дипольные силы, силы Ван-дер-Ваальса и водородные связи.

Характеристики водородной связи

Водородная связь находится между «донорным» атомом (электроотрицательным, у которого есть водород) и «рецепторным» атомом (электроотрицательным без водорода).

Обычно он генерирует энергию от 1 до 40 ккал / моль, что делает это притяжение значительно сильнее, чем при ван-дер-ваальсовом взаимодействии, но слабее, чем ковалентные и ионные связи.

Обычно это происходит между молекулами с такими атомами, как азот (N), кислород (O) или фтор (F), хотя это также наблюдается с атомами углерода (C), когда они присоединены к сильно электроотрицательным атомам, как в случае хлороформа ( CHCl ₃ ).

Почему происходит объединение?

Эта связь возникает потому, что, будучи присоединенным к сильно электроотрицательному атому, водород (небольшой атом с обычно нейтральным зарядом) приобретает частично положительный заряд, заставляя его притягивать к себе другие электроотрицательные атомы.

Отсюда возникает связь, которая, хотя ее нельзя классифицировать как полностью ковалентную, связывает водород и его электроотрицательный атом с этим другим атомом.

Первые свидетельства существования этих связей были получены в ходе исследования, в котором измерялись температуры кипения. Было отмечено, что не все они увеличивали молекулярную массу, как ожидалось, но были определенные соединения, для кипячения которых требовалась более высокая температура, чем предполагалось.

Отсюда стало наблюдаться существование водородных связей в электроотрицательных молекулах.

Длина ссылки

Наиболее важной характеристикой водородной связи для измерения является ее длина (чем она длиннее, тем менее прочна), которая измеряется в ангстремах (Å).

В свою очередь, эта длина зависит от прочности сцепления, температуры и давления. Ниже описано, как эти факторы влияют на прочность водородной связи.

Прочность сцепления

Сама прочность связи зависит от давления, температуры, угла связи и окружающей среды (которая характеризуется локальной диэлектрической проницаемостью).

Например, для молекул с линейной геометрией связь слабее, потому что водород находится дальше от одного атома, чем от другого, но при меньших углах эта сила возрастает.

температура

Было изучено, что водородные связи склонны к образованию при более низких температурах, поскольку уменьшение плотности и увеличение движения молекул при более высоких температурах вызывает трудности в образовании водородных связей.

Связи могут быть временно и / или навсегда разорваны с повышением температуры, но важно отметить, что связи также делают соединения более устойчивыми к кипению, как в случае с водой.

давление

Чем выше давление, тем сильнее водородная связь. Это происходит потому, что при более высоком давлении атомы молекулы (например, во льду) будут больше уплотняться, и это поможет уменьшить расстояние между компонентами связи.

Фактически, это значение почти линейно при изучении льда на графике, где учитывается длина связи, найденная при давлении.

Водородный мостик в воде

Связанная водородом молекула воды.

Молекула воды (H ₂ O) считается идеальным случаем водородной связи: каждая молекула может образовывать четыре потенциальных водородных связи с соседними молекулами воды.

В каждой молекуле идеальное количество положительно заряженных атомов водорода и несвязанных электронных пар, что позволяет всем им участвовать в водородных связях.

Вот почему вода имеет более высокую температуру кипения, чем другие молекулы, такие как аммиак (NH ₃ ) и фтороводород (HF).

В случае первого атом азота имеет только одну свободную пару электронов, а это означает, что в группе молекул аммиака не хватает свободных пар, чтобы удовлетворить потребности всех водородов.

Говорят, что для каждой молекулы аммиака образуется простая водородная связь, а другие атомы H «теряются».

В случае фторида, скорее, наблюдается дефицит водорода, и электронные пары «теряются». Опять же, в воде правильное количество водорода и электронных пар, поэтому эта система прекрасно связывается.

Водородная связь в ДНК и других молекулах

В белках и ДНК также можно наблюдать водородные связи: в случае ДНК форма двойной спирали обусловлена ​​водородными связями между ее парами оснований (строительными блоками, составляющими спираль), которые позволяют эти молекулы воспроизводятся, и жизнь, как мы ее знаем, существует.

В случае белков атомы водорода образуют связи между атомами кислорода и амидными атомами водорода; В зависимости от того, где это происходит, образуются разные результирующие белковые структуры.

Водородные связи также присутствуют в природных и синтетических полимерах и в органических молекулах, содержащих азот, а другие молекулы с этим типом связи все еще изучаются в мире химии.

Ссылки

1. Водородная связь. (SF). Wikipedia. Получено с en.wikipedia.org
2. Дезираджу, GR (2005). Индийский институт науки, Бангалор. Получено с ipc.iisc.ernet.in
3. Мищук Н.А., Гончарук В.В. (2017). О природе физических свойств воды. Химия и Технология воды.
4. Химия, WI (SF). Что такое химия. Получено с сайта whatischemistry.unina.it
5. Chemguide. (SF). ChemGuide. Получено с сайта chemguide.co.uk