Vodíková vazba: příklady a typy chemických vazeb

Pokud se podíváte na chronologii studia v chemické vědě, schopnost atomů různých elementů vzájemně komunikovat, může být rozlišována v polovině 19. století. V této době vědci upozornili na skutečnost, že vodíkové sloučeniny kyslíku, fluoru a dusíku jsou charakterizovány skupinou vlastností, které lze nazvat anomální.

Jedná se především o velmi vysoké teploty tání a varu, například o vodu nebo fluorovodík, které jsou větší než jiné podobné sloučeniny. V současné době je již známo, že tyto charakteristiky těchto látek jsou určovány vlastnostmi atomů vodíku za vzniku neobvyklého typu vazby s atomy prvků, které mají vysoký index elektřiny. To bylo nazýváno vodíkem. Vlastnosti spojení, specifičnost její tvorby a příklady sloučenin, které ji obsahují, jsou hlavními body, na kterých se budeme zabývat v našem článku.

Příčiny komunikace

Působení sil elektrostatické přitažlivosti je fyzickým základem pro vzhled většiny typů chemických vazeb. Typy chemických vazeb, které vznikají v důsledku interakce proti sobě nabitých atomových jader jednoho prvku a elektronů druhého, jsou dobře známé. Jedná se o kovalentní nepolární a polární vazbu, charakteristickou pro jednoduché a složité sloučeniny nekovových prvků.

Například mezi fluoru, jehož elektronegativita je největší a elektricky částic vodíku elektronového oblaku, který původně patřil pouze atom vodíku, je posunuta záporně nabitý hustotu. Nyní atom vodíku sám může být oprávněně nazýván protonem. Co se stane dál?

Elektrostatická interakce

Elektrický oblak atomu vodíku téměř úplně prochází směrem k částice fluoru a získává nadměrný záporný náboj. Mezi holými, tj. Bez negativní hustoty, atom vodíku - proton a iont F^- Sousední molekula fluorovodíku vykazuje sílu elektrostatického přitahování. To vede k vzniku intermolekulární vodíkové vazby. Kvůli jeho výskytu může několik HF molekul vytvářet stabilní asociáty.

Hlavní podmínkou pro vytvoření vodíkové vazby je přítomnost chemický atom prvek mající vysokou elektronegativitu a interakci s ním vodíku proton. Nejzřetelněji tento typ interakce se projevuje v kyslíku a sloučeniny fluoru (voda, fluorovodíku), méně - dusíkaté látky, jako je amoniak, a dokonce i méně - sloučenin síry a chloru. Příklady vodíkové vazby vytvořené mezi molekulami mohou být také nalezeny v organických látkách.

Tak v alkoholu mezi kyslíkovými a vodíkovými atomy funkčních hydroxylových skupin vznikají také elektrostatické přitažlivé síly. Proto i první zástupci homologní řady - methanol a ethylalkohol - jsou kapaliny a ne plyny, stejně jako jiné látky takového složení a molekulové hmotnosti.

Energie charakteristická pro komunikaci

Porovnejme energetickou náročnost kovalentního (40-100 kcal / mol) a vodíkové vazby. Níže uvedené příklady potvrzují následující tvrzení: typ vodíku obsahuje pouze 2 kcal / mol (mezi dimery amoniaku) a 10 kcal / mol energie ve sloučeninách fluoru. Ukázalo se však, že stačí, aby částice některých látek byly vázány na přidružené látky: dimery, tetra- a polymery - skupiny sestávající z mnoha molekul.

Nejsou pouze v kapalné fázi sloučeniny, ale mohou být zachovány, aniž by došlo k rozpadu, během přechodu na stav plynu. Proto vodíkové vazby, které zajišťují zadržení molekul ve skupinách, způsobují abnormálně vysoké teploty varu a tání amoniaku, vody nebo fluorovodíku.

Jak se sdružuje molekuly vody

Anorganické i organické látky mají několik typů chemických vazeb. Chemická vazba, která vzniká v procesu sdružování polárních částic navzájem, nazývaná intermolekulární vodík, může radikálně změnit fyzikálně-chemické vlastnosti sloučeniny. Toto tvrzení dokazujeme zvážením vlastností vody. Molekuly H₂O mají formu dipólů - částice, jejichž tyče mají opačné náboje.

Sousední molekuly jsou navzájem přitahovány pozitivně nabitými vodíkovými protony a negativními náboji kyslíkového atomu. V důsledku tohoto procesu se vytvářejí molekulární komplexy, které vedou k výskytu anomálně vysokých teplot varu a teploty tavení, vysoké tepelné kapacity a tepelné vodivosti sloučeniny.

Jedinečné vlastnosti vody

Přítomnost vodíkových vazeb mezi částicemi H₂O je příčina mnoha jeho životně důležitých vlastností. Voda poskytuje nejdůležitější metabolické reakce - hydrolýzu uhlovodíků, bílkovin a tuků, které proudí v buňce - a je rozpouštědlem. Taková voda, která je součástí cytoplazmy nebo mezibuněčné tekutiny, se nazývá volná. Díky vodíkovým vazbám mezi molekulami tvoří hydratované skořápky kolem bílkovin a glykoproteinů, které brání shlukování mezi makromolekuly polymerů.

V tomto případě se voda nazývá strukturovaná. Příklady vodíkové vazby vznikající mezi částicemi H₂O, prokázat svou vedoucí roli při tvorbě základních fyzikálních a chemických vlastností organických látek - proteiny a polysacharidy, asimilaci a disimilace procesů probíhajících v živých systémech, jakož i k zajištění jejich tepelné bilance.

Intramolekulární vodíková vazba

Kyselina salicylová je jedním z dobře známých a dlouho zavedených léčivých přípravků s protizánětlivým, hojivým a antimikrobiálním účinkem. Samotná kyselina, bromované deriváty fenolu, organické komplexní sloučeniny jsou schopny tvořit intramolekulární vodíkovou vazbu. Níže uvedené příklady ukazují mechanismus jeho vzniku. Takže v prostorové konfiguraci molekuly kyseliny salicylové se může atom kyslíku karbonylové skupiny a vodíkový proton hydroxylového zbytku sbližovat.

Kvůli větší elektronegativitě atomu kyslíku se elektron části vodíkové částice téměř úplně dostává pod vlivem kyslíkového jádra. Uvnitř molekuly kyseliny salicylové se objevuje vodíková vazba, která zvyšuje kyselost roztoku v důsledku zvýšení koncentrace iontů vodíku v něm.

Souhrnně lze říci, že typ interakce mezi atomy se projevuje, když je donor skupina (částice, dárcem elektronů), a atom akceptor, který jej přijímá, jsou součástí stejné molekule.