ВОДНЕВЕ МОСТОВЕ З'ЄДНАННЯ: ОСНОВНІ ОСОБЛИВОСТІ - ХІМІЯ - 2025

Зв'язок посилання водню являє собою електростатичне тяжіння між двома полярними групами , що відбувається , коли атом водню (Н) , пов'язаний з дуже електронегативний атомом тяжіння , який чиниться на електростатичному поле electronegatively зарядженого атома інших поруч.

У фізиці та хімії є сили, які генерують взаємодію між двома або більше молекулами, включаючи сили притягання чи відштовхування, які можуть діяти між цими та іншими сусідніми частинками (такими як атоми та іони). Ці сили називаються міжмолекулярними силами.

Дві молекули самостійно збираються в димерний комплекс через чотири водневі зв’язки.

Міжмолярні сили є більш слабкими за своєю природою, ніж ті, що зв'язують частини молекули зсередини назовні (внутрішньомолекулярні сили).

Серед привабливих міжмолекулярних сил є чотири типи: іонно-дипольні сили, дипольно-дипольні сили, сили ван дер Ваальса та водневі зв’язки.

Характеристики водневого зв'язку

Водневий зв’язок відбувається між атомом "донора" (електронегативний, який має водень) і атомом "рецептора" (електронегативний без водню).

Зазвичай він генерує енергію від 1 до 40 Ккал / моль, роблячи це притягнення значно сильнішим, ніж у взаємодії Ван-дер-Ваальса, але слабше, ніж ковалентні та іонні зв’язки.

Зазвичай це відбувається між молекулами з атомами, такими як азот (N), кисень (O) або фтор (F), хоча це також спостерігається з атомами вуглецю (С), коли вони приєднуються до високоелектричних негативних атомів, як у випадку з хлороформом ( CHCl ₃ ).

Чому відбувається союз?

Це з'єднання відбувається тому, що, приєднавшись до сильно електронегативного атома, водень (малий атом із типово нейтральним зарядом) набуває частково позитивний заряд, внаслідок чого він починає притягувати до себе інші електронегативні атоми.

Звідси виникає зв’язок, який, хоча і не може бути класифікований як повністю ковалентний, приєднує водень та його електронегативний атом до цього іншого атома.

Перші докази існування цих зв’язків були помічені дослідженням, яке вимірювало точки кипіння. Було відмічено, що не всі вони збільшувались на молекулярну масу, як очікувалося, але були певні сполуки, для кип'ятіння яких потрібна більш висока температура, ніж було передбачено.

Звідси почали спостерігати існування водневих зв’язків у електронегативних молекулах.

Довжина ланки

Найважливішою характеристикою для вимірювання водневого зв’язку є його довжина (чим довше вона, тим менш міцна), яка вимірюється в ангстремі (Å).

У свою чергу ця довжина залежить від міцності зв'язку, температури та тиску. Далі описано, як ці фактори впливають на міцність водневої зв'язку.

Міцність зв’язку

Сама міцність зв’язку залежить від тиску, температури, кута зв'язку та середовища (що характеризується локальною діелектричною постійною).

Наприклад, для молекул лінійної геометрії зв’язок слабший, оскільки водень віддалений від одного атома, ніж від іншого, але при більш жорстких кутах ця сила збільшується.

Температура

Досліджено, що водневі зв’язки схильні утворюватися при більш низьких температурах, оскільки зменшення щільності та збільшення молекулярного руху при більш високих температурах спричиняють труднощі при утворенні водневих зв’язків.

Зв'язки можуть розриватися тимчасово та / або постійно при підвищенні температури, але важливо відзначити, що зв'язки також роблять сполуки більшою стійкістю до кипіння, як це стосується води.

Тиск

Чим більший тиск, тим більша міцність водневої зв'язку. Це відбувається тому, що при більш високих тисках атоми молекули (як, наприклад, у льоду) більше ущільнюватимуться, і це допоможе зменшити відстань між компонентами зв’язку.

Насправді це значення майже лінійне при вивченні льоду на графіку, де оцінюється довжина зв’язку, знайдена з тиском.

Водневий міст з'єднується у воді

Молекула води, пов'язана з воднем.

Молекула води (H ₂ O) вважається ідеальним випадком зв’язку водню: кожна молекула може утворювати чотири потенційні водневі зв’язки з розташованими поблизу молекулами води.

У кожній молекулі є ідеальна кількість позитивно заряджених водню та не пов'язаних пар електронів, що дозволяє всім їм брати участь у водневому зв’язку.

Ось чому вода має більш високу температуру кипіння, ніж інші молекули, такі як аміак (NH ₃ ) та фтористий водень (HF).

У випадку першого, атом азоту має лише одну вільну пару електронів, а це означає, що в групі молекул аміаку не вистачає вільних пар, щоб задовольнити потреби всіх гідрогенів.

Кажуть, що для кожної молекули аміаку утворюється одна воднева зв’язок, а інші атоми Н "витрачаються".

Що стосується фтору, то швидше дефіцит водню, і пари електронів "витрачаються". Знову ж таки, у воді є потрібна кількість водневих та електронних пар, тому ця система ідеально зв’язується.

Водневий зв’язок у ДНК та інших молекулах

У білках та ДНК також може спостерігатися водневе зв’язок: у випадку ДНК подвійна форма спіралі обумовлена ​​водневими зв’язками між її основними парами (будівельними блоками, що складають спіраль), які дозволяють ці молекули відтворюються і життя, як ми знаємо, існує.

Що стосується білків, водень утворює зв’язки між оксигенами та амідними гідрогенами; Залежно від місця, де воно відбувається, будуть утворюватися різні результуючі білкові структури.

Водневі зв’язки присутні також у природних та синтетичних полімерах та в органічних молекулах, які містять азот, а інші молекули з таким типом зв’язку ще вивчаються у світі хімії.

Список літератури

1. Водневий зв’язок. (sf). Вікіпедія. Отримано з en.wikipedia.org
2. Дезіраджу, GR (2005). Індійський інститут науки, Бангалор. Отримано з ipc.iisc.ernet.in
3. Міщук, Н.А., та Гончарук, В.В. (2017). Про характер фізичних властивостей води. Хімія та Технологія Води.
4. Хімія, WI (sf). Що таке хімія Отримано з whatischemistry.unina.it
5. Chemguide. (sf). ChemGuide. Отримано з chemguide.co.uk