As jy kyk na die chronologie van die studie in chemiese wetenskap van die vermoë van atome van verskeie elemente om met mekaar in wisselwerking te tree, kan ons die middel van die 19de eeu uitsonder. Destyds het wetenskaplikes die aandag daarop gevestig dat waterstofverbindings van suurstof, fluoor, stikstof gekenmerk word deur 'n groep eienskappe wat anomaal genoem kan word.
Dit is eerstens baie hoë smelt- en kookpunte, byvoorbeeld vir water of waterstoffluoried, wat hoër is as vir ander soortgelyke verbindings. Tans is dit reeds bekend dat hierdie kenmerke van hierdie stowwe deur die eienskap van waterstofatome bepaal word om 'n ongewone tipe binding te vorm met die atome van elemente wat 'n hoë elektronegatiwiteitsindeks het. Hulle het dit waterstof genoem. Die eienskappe van 'n binding, die besonderhede van die vorming daarvan, en voorbeelde van verbindings wat dit bevat, is die hoofpunte waarop ons in ons artikel sal fokus.
Rede vir verbinding
Die werking van die kragte van elektrostatiese aantrekking isdie fisiese basis vir die voorkoms van meeste tipes chemiese bindings. Die tipes chemiese bindings wat ontstaan het as gevolg van die interaksie van teenoorgestelde gelaaide atoomkerne van een element en elektrone van 'n ander is welbekend. Dit is kovalente nie-polêre en polêre bindings, kenmerkend van eenvoudige en komplekse verbindings van nie-metaalelemente.
Byvoorbeeld, tussen die fluooratoom, wat die hoogste elektronegatiwiteit het, en die elektronneutrale deeltjie waterstof, waarvan die een-elektronwolk aanvanklik net aan die H-atoom behoort het, is daar 'n verskuiwing in die negatief gelaaide digtheid. Nou kan die waterstofatoom self met reg 'n proton genoem word. Wat gebeur volgende?
Elektrostatiese interaksie
Die elektronwolk van die waterstofatoom beweeg byna heeltemal na die fluoordeeltjie, en dit verkry 'n oormaat negatiewe lading. Tussen die naakte, dit wil sê sonder negatiewe digtheid, waterstofatoom - 'n proton, en die F- ioon van die naburige waterstoffluoriedmolekule, word die krag van elektrostatiese aantrekking gemanifesteer. Dit lei tot die voorkoms van intermolekulêre waterstofbindings. As gevolg van die voorkoms daarvan kan verskeie HF-molekules gelyktydig stabiele assosiasies vorm.
Die hoofvoorwaarde vir die vorming van 'n waterstofbinding is die teenwoordigheid van 'n atoom van 'n chemiese element met 'n hoë elektronegatiwiteit en 'n waterstofproton wat daarmee saamwerk. Hierdie tipe interaksie kom die meeste voor in suurstof- en fluoorverbindings (water, waterstoffluoried), minder in stikstofbevattende stowwe, soos ammoniak, en nog minder in swael- en chloorverbindings. Voorbeelde van waterstofbindings wat tussen molekules gevorm word, kan ook in organiese stowwe gevind word.
In alkohole tussen die suurstof- en waterstofatome van die funksionele hidroksielgroepe ontstaan dus ook elektrostatiese aantrekkingskragte. Daarom is reeds die eerste verteenwoordigers van die homoloë reeks - metanol en etielalkohol - vloeistowwe, nie gasse nie, soos ander stowwe van hierdie samestelling en molekulêre gewig.
Energie kenmerk van kommunikasie
Kom ons vergelyk die energie-intensiteit van kovalente (40–100 kcal/mol) en waterstofbindings. Die voorbeelde hieronder bevestig die volgende stelling: die waterstoftipe bevat slegs 2 kcal/mol (tussen ammoniakdimere) tot 10 kcal/mol energie in fluoorverbindings. Maar dit blyk genoeg te wees vir die deeltjies van sommige stowwe om in geassosieerdes te kan bind: dimere, tetra - en polimere - groepe wat uit baie molekules bestaan.
Hulle is nie net in die vloeistoffase van die verbinding nie, maar kan bewaar word sonder om te disintegreer, wanneer dit in 'n gastoestand oorgaan. Daarom veroorsaak waterstofbindings, wat molekules in groepe hou, abnormaal hoë kook- en smeltpunte van ammoniak, water of waterstoffluoried.
Hoe watermolekules assosieer
Beide anorganiese en organiese stowwe het verskeie tipes chemiese bindings. Die chemiese binding wat ontstaan in die proses van assosiasie van polêre deeltjies met mekaar, en word intermolekulêre waterstof genoem, kan die fisies-chemieseverbindingseienskappe. Kom ons bewys hierdie stelling deur die eienskappe van water in ag te neem. Molekules H2O het die vorm van dipole - deeltjies waarvan die pole teenoorgestelde ladings dra.
Naburige molekules word na mekaar aangetrek deur die positief gelaaide waterstofprotone en die negatiewe ladings van die suurstofatoom. As gevolg van hierdie proses word molekulêre komplekse gevorm - assosiasies, wat lei tot die voorkoms van abnormaal hoë kook- en smeltpunte, hoë hittekapasiteit en termiese geleidingsvermoë van die verbinding.
Die unieke eienskappe van water
Die teenwoordigheid van waterstofbindings tussen H2O-deeltjies is verantwoordelik vir baie van sy lewensbelangrike eienskappe. Water verskaf die belangrikste metaboliese reaksies - die hidrolise van koolhidrate, proteïene en vette wat in die sel voorkom - en is 'n oplosmiddel. Sulke water, wat deel is van die sitoplasma of intersellulêre vloeistof, word vry genoem. Danksy waterstofbindings tussen molekules vorm dit hidrasiedoppe rondom proteïene en glikoproteïene, wat voorkom dat polimeermakromolekules vassit.
In hierdie geval word die water gestruktureerd genoem. Die voorbeelde wat ons gegee het van die waterstofbinding wat tussen die deeltjies van H2O voorkom, bewys sy leidende rol in die vorming van die basiese fisiese en chemiese eienskappe van organiese stowwe - proteïene en polisakkariede, in die prosesse van assimilasie en dissimilasie wat in lewende organismes plaasvind, stelsels, asook in die versekering van hul termiese balans.
Intramolekulêre waterstofbinding
Salisielsuur is een van die bekende en langgebruikte medisyne met anti-inflammatoriese, wondgenesende en antimikrobiese effekte. Die suur self, broomderivate van fenol, organiese komplekse verbindings is in staat om 'n intramolekulêre waterstofbinding te vorm. Die voorbeelde hieronder toon die meganisme van sy vorming. Dus, in die ruimtelike konfigurasie van die salisielsuurmolekule, is die benadering van die suurstofatoom van die karbonielgroep en die waterstofproton van die hidroksielradikaal moontlik.
As gevolg van die groter elektronegatiwiteit van die suurstofatoom, val die elektron van die waterstofdeeltjie feitlik heeltemal onder die invloed van die suurstofkern. 'n Waterstofbinding vind binne die salisielsuurmolekule plaas, wat die suurheid van die oplossing verhoog as gevolg van 'n toename in die konsentrasie waterstofione daarin.
Opsomming, ons kan sê dat hierdie tipe interaksie tussen atome manifesteer as die groep van die skenker (deeltjie wat 'n elektron skenk) en die akseptoraoom wat dit aanvaar deel van dieselfde molekule is.
