Agar siz kimyo fanida turli elementlar atomlarining bir-biri bilan oʻzaro taʼsir oʻtkazish qobiliyatini oʻrganish xronologiyasiga nazar tashlasangiz, 19-asrning oʻrtalarini ajratib koʻrsatishimiz mumkin. O'sha paytda olimlar e'tiborni kislorod, ftor, azotning vodorod birikmalari anomal deb atash mumkin bo'lgan xususiyatlar guruhi bilan tavsiflanadi.
Bular, birinchi navbatda, juda yuqori erish va qaynash nuqtalari, masalan, suv yoki vodorod ftorid uchun, boshqa shunga o'xshash birikmalarga qaraganda yuqori. Hozirgi vaqtda ushbu moddalarning bu xususiyatlari vodorod atomlarining yuqori elektronegativlik indeksiga ega bo'lgan elementlarning atomlari bilan g'ayrioddiy turdagi bog'lanishni hosil qilish xususiyati bilan aniqlanganligi allaqachon ma'lum. Ular uni vodorod deb atashgan. Bog'ning xossalari, uning hosil bo'lish xususiyatlari va uni o'z ichiga olgan birikmalarga misollar biz maqolamizda to'xtaladigan asosiy fikrlardir.
Ulanish sababi
Elektrostatik tortishish kuchlarining harakatikimyoviy bog'lanishlarning ko'p turlarining paydo bo'lishi uchun fizik asos. Bir elementning qarama-qarshi zaryadlangan atom yadrolari va boshqa element elektronlarining o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'lgan kimyoviy bog'lanish turlari yaxshi ma'lum. Bular metall bo'lmagan elementlarning oddiy va murakkab birikmalariga xos bo'lgan kovalent qutbsiz va qutbli bog'lanishlardir.
Masalan, elektromanfiyligi eng yuqori boʻlgan ftor atomi va bir elektronli buluti dastlab faqat H atomiga tegishli boʻlgan vodorodning elektroneytral zarrasi oʻrtasida manfiy zaryadlangan zichlikning siljishi kuzatiladi.. Endi vodorod atomining o'zini haqli ravishda proton deb atash mumkin. Keyin nima bo'ladi?
Elektrostatik shovqin
Vodorod atomining elektron buluti deyarli toʻliq ftor zarrasi tomon oʻtadi va u ortiqcha manfiy zaryad oladi. Yalang'och, ya'ni manfiy zichlikka ega bo'lmagan, vodorod atomi - proton va qo'shni vodorod ftorid molekulasining F- ioni o'rtasida elektrostatik tortishish kuchi namoyon bo'ladi. Bu molekulalararo vodorod aloqalarining paydo bo'lishiga olib keladi. Uning paydo bo'lishi tufayli bir nechta HF molekulalari bir vaqtning o'zida barqaror assotsiatsiyalar hosil qilishi mumkin.
Vodorod bogʻining hosil boʻlishining asosiy sharti kimyoviy element atomining yuqori elektrmanfiyligi va u bilan oʻzaro taʼsir qiluvchi vodorod protonining mavjudligidir. O'zaro ta'sirning bu turi kislorod va ftor birikmalarida (suv, vodorod ftorid), kamroq azot o'z ichiga olgan moddalarda, masalan, ammiakda va hatto oltingugurt va xlor birikmalarida kamroq namoyon bo'ladi. Molekulalar oʻrtasida hosil boʻladigan vodorod bogʻlariga misollar organik moddalarda ham uchraydi.
Shunday qilib, funktsional gidroksil guruhlarning kislorod va vodorod atomlari orasidagi spirtlarda elektrostatik tortishish kuchlari ham paydo bo'ladi. Shu sababli, gomologik seriyalarning birinchi vakillari - metanol va etil spirti - bu tarkibdagi va molekulyar og'irlikdagi boshqa moddalar kabi gazlar emas, balki suyuqliklardir.
Muloqotning energiya xarakteristikasi
Kovalent (40–100 kkal/mol) va vodorod aloqalarining energiya intensivligini solishtiramiz. Quyidagi misollar quyidagi bayonotni tasdiqlaydi: vodorod turi ftor birikmalarida faqat 2 kkal / mol (ammiak dimerlari orasida) dan 10 kkal / mol energiyani o'z ichiga oladi. Ammo ba'zi moddalarning zarralari assotsiatsiyalar: dimerlar, tetra va polimerlar - ko'plab molekulalardan iborat guruhlarga bog'lanishi uchun etarli bo'ladi.
Ular nafaqat birikmaning suyuq fazasida, balki gaz holatiga o'tganda parchalanmasdan saqlanishi mumkin. Shuning uchun molekulalarni guruhlarga bo'lib tutadigan vodorod aloqalari ammiak, suv yoki vodorod ftoridning g'ayritabiiy darajada yuqori qaynash va erish nuqtalariga olib keladi.
Suv molekulalari qanday bog'lanadi
Ham noorganik, ham organik moddalar bir necha turdagi kimyoviy bog'lanishlarga ega. Qutbli zarrachalarning bir-biri bilan assotsiatsiyasi jarayonida paydo bo'ladigan va molekulalararo vodorod deb ataladigan kimyoviy bog'lanish fizik-kimyoviy tarkibini tubdan o'zgartirishi mumkin.ulanish xususiyatlari. Keling, bu fikrni suvning xususiyatlarini hisobga olgan holda isbotlaylik. H2O molekulalari dipollar shakliga ega - qutblari qarama-qarshi zaryadga ega zarralar.
Qoʻshni molekulalar bir-biriga musbat zaryadlangan vodorod protonlari va kislorod atomining manfiy zaryadlari tomonidan tortiladi. Ushbu jarayon natijasida molekulyar komplekslar - assotsiatsiyalar hosil bo'lib, g'ayritabiiy darajada yuqori qaynash va erish nuqtalari, yuqori issiqlik sig'imi va birikmaning issiqlik o'tkazuvchanligi paydo bo'lishiga olib keladi.
Suvning noyob xususiyatlari
H2O zarralari orasidagi vodorod aloqalarining mavjudligi uning koʻpgina hayotiy xususiyatlariga sabab boʻladi. Suv eng muhim metabolik reaktsiyalarni - hujayrada sodir bo'ladigan uglevodlar, oqsillar va yog'larning gidrolizini ta'minlaydi va erituvchidir. Sitoplazma yoki hujayralararo suyuqlikning bir qismi bo'lgan bunday suv erkin deyiladi. Molekulalar orasidagi vodorod aloqalari tufayli u oqsillar va glikoproteinlar atrofida gidratatsiya qobig'ini hosil qiladi, bu esa polimer makromolekulalari o'rtasida yopishib qolishning oldini oladi.
Bunday holda, suv tuzilgan deb ataladi. H2O zarralari oʻrtasida yuzaga keladigan vodorod bogʻiga oid biz keltirgan misollar uning organik moddalar – oqsillar va polisaxaridlarning asosiy fizik-kimyoviy xossalarini shakllantirishdagi yetakchi rolini isbotlaydi. Tirik organizmlarda sodir bo'ladigan assimilyatsiya va dissimilyatsiya jarayonlarida.sistemalarda, shuningdek ularning issiqlik muvozanatini ta'minlashda.
Molekulyar vodorod aloqasi
Salitsil kislotasi yallig'lanishga qarshi, yaralarni davolovchi va mikroblarga qarshi ta'sirga ega bo'lgan mashhur va uzoq vaqtdan beri qo'llaniladigan dorilardan biridir. Kislota o'zi, fenolning brom hosilalari, organik kompleks birikmalar molekulyar vodorod bog'ini hosil qilishga qodir. Quyidagi misollar uning shakllanish mexanizmini ko'rsatadi. Shunday qilib, salitsil kislotasi molekulasining fazoviy konfiguratsiyasida karbonil guruhining kislorod atomi va gidroksil radikalining vodorod protonining yaqinlashishi mumkin.
Kislorod atomining kattaroq elektromanfiyligi tufayli vodorod zarrachasining elektroni kislorod yadrosi ta'sirida deyarli to'liq tushadi. Salitsil kislotasi molekulasi ichida vodorod bog'i paydo bo'lib, undagi vodorod ionlari kontsentratsiyasining oshishi tufayli eritmaning kislotaliligini oshiradi.
Xulosa qilib aytishimiz mumkinki, agar donor guruhi (elektron beruvchi zarracha) va uni qabul qiluvchi akseptor atom bir molekula tarkibiga kirsa, atomlar oʻrtasidagi bunday oʻzaro taʼsir oʻzini namoyon qiladi.
