Kung titingnan mo ang kronolohiya ng pag-aaral sa agham kemikal ng kakayahan ng mga atomo ng iba't ibang elemento na makipag-ugnayan sa isa't isa, maaari nating iisa-isa ang kalagitnaan ng ika-19 na siglo. Noong panahong iyon, binigyang-pansin ng mga siyentipiko ang katotohanan na ang mga hydrogen compound ng oxygen, fluorine, nitrogen ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pangkat ng mga katangian na maaaring tawaging anomalya.
Ito ay, una sa lahat, napakataas na natutunaw at kumukulo, halimbawa, para sa tubig o hydrogen fluoride, na mas mataas kaysa sa iba pang katulad na mga compound. Sa kasalukuyan, alam na na ang mga tampok na ito ng mga sangkap na ito ay tinutukoy ng pag-aari ng mga atomo ng hydrogen upang bumuo ng isang hindi pangkaraniwang uri ng bono sa mga atomo ng mga elemento na may mataas na index ng electronegativity. Tinawag nila itong hydrogen. Ang mga katangian ng isang bono, ang mga detalye ng pagbuo nito, at mga halimbawa ng mga compound na naglalaman nito ay ang mga pangunahing punto na pagtutuunan natin ng pansin sa aming artikulo.
Dahilan ng koneksyon
Ang pagkilos ng mga puwersa ng electrostatic attraction ayang pisikal na batayan para sa paglitaw ng karamihan sa mga uri ng mga bono ng kemikal. Ang mga uri ng mga bono ng kemikal na lumitaw dahil sa interaksyon ng magkasalungat na sisingilin na atomic nuclei ng isang elemento at mga electron ng isa pa ay kilala. Ang mga ito ay covalent non-polar at polar bond, katangian ng simple at kumplikadong compound ng mga non-metallic na elemento.
Halimbawa, sa pagitan ng fluorine atom, na may pinakamataas na electronegativity, at ng electroneutral na particle ng hydrogen, ang one-electron cloud na sa simula ay kabilang lamang sa H atom, mayroong pagbabago sa negatively charged density.. Ngayon ang hydrogen atom mismo ay maaring matawag na proton. Ano ang susunod na mangyayari?
Electrostatic interaction
Ang electron cloud ng hydrogen atom ay halos ganap na dumadaan patungo sa fluorine particle, at nakakakuha ito ng labis na negatibong singil. Sa pagitan ng hubad, iyon ay, walang negatibong densidad, hydrogen atom - isang proton, at ang F- ion ng kalapit na molekula ng hydrogen fluoride, ang puwersa ng electrostatic attraction ay ipinahayag. Ito ay humahantong sa paglitaw ng mga intermolecular hydrogen bond. Dahil sa paglitaw nito, maraming HF molecule ang maaaring bumuo ng stable associates nang sabay-sabay.
Ang pangunahing kondisyon para sa pagbuo ng isang hydrogen bond ay ang pagkakaroon ng isang atom ng isang kemikal na elemento na may mataas na electronegativity at isang hydrogen proton na nakikipag-ugnayan dito. Ang ganitong uri ng pakikipag-ugnayan ay pinaka-binibigkas sa oxygen at fluorine compound (tubig, hydrogen fluoride), mas mababa sa nitrogen-containing substance, tulad ng ammonia, at mas mababa sa sulfur at chlorine compound. Ang mga halimbawa ng hydrogen bond na nabuo sa pagitan ng mga molekula ay matatagpuan din sa mga organikong sangkap.
Kaya, sa mga alkohol sa pagitan ng oxygen at hydrogen atoms ng functional hydroxyl groups, lumilitaw din ang electrostatic attraction forces. Samakatuwid, ang mga unang kinatawan ng homologous series - methanol at ethyl alcohol - ay mga likido, hindi mga gas, tulad ng iba pang mga sangkap ng komposisyon at molekular na timbang na ito.
Katangian ng enerhiya ng komunikasyon
Ihambing natin ang intensity ng enerhiya ng covalent (40–100 kcal/mol) at hydrogen bond. Ang mga halimbawa sa ibaba ay nagpapatunay sa sumusunod na pahayag: ang uri ng hydrogen ay naglalaman lamang ng 2 kcal/mol (sa pagitan ng ammonia dimer) hanggang 10 kcal/mol na enerhiya sa mga fluorine compound. Ngunit lumalabas na sapat na ito para ang mga particle ng ilang mga sangkap ay maaaring magbigkis sa mga magkakaugnay: dimer, tetra - at polymer - mga grupo na binubuo ng maraming molekula.
Ang mga ito ay hindi lamang nasa likidong bahagi ng tambalan, ngunit maaaring mapanatili nang hindi nabubulok, kapag pumasa sa isang estado ng gas. Samakatuwid, ang mga hydrogen bond, na nagtataglay ng mga molekula sa mga grupo, ay nagdudulot ng abnormal na mataas na pagkulo at pagkatunaw ng ammonia, tubig, o hydrogen fluoride.
Paano nag-uugnay ang mga molekula ng tubig
Parehong inorganic at organic substance ay may ilang uri ng chemical bond. Ang kemikal na bono na lumitaw sa proseso ng pag-uugnay ng mga polar particle sa isa't isa, at tinatawag na intermolecular hydrogen, ay maaaring radikal na baguhin ang physicochemicalmga katangian ng koneksyon. Patunayan natin ang pahayag na ito sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa mga katangian ng tubig. Ang mga molekula H2O ay may anyo ng mga dipoles - mga particle na ang mga pole ay nagdadala ng magkasalungat na singil.
Ang mga kalapit na molekula ay naaakit sa isa't isa ng mga proton na hydrogen na may positibong charge at mga negatibong singil ng atom ng oxygen. Bilang resulta ng prosesong ito, nabubuo ang mga molecular complex - mga nauugnay, na humahantong sa paglitaw ng abnormal na mataas na mga punto ng pagkulo at pagkatunaw, mataas na kapasidad ng init at thermal conductivity ng compound.
Ang mga natatanging katangian ng tubig
Ang pagkakaroon ng mga hydrogen bond sa pagitan ng H2O na mga particle ay responsable para sa marami sa mga mahahalagang katangian nito. Ang tubig ay nagbibigay ng pinakamahalagang metabolic reaction - ang hydrolysis ng carbohydrates, protina at taba na nagaganap sa cell - at ito ay isang solvent. Ang nasabing tubig, na bahagi ng cytoplasm o intercellular fluid, ay tinatawag na libre. Salamat sa hydrogen bond sa pagitan ng mga molekula, bumubuo ito ng mga hydration shell sa paligid ng mga protina at glycoproteins, na pumipigil sa pagdikit sa pagitan ng mga polymer macromolecule.
Sa kasong ito, ang tubig ay tinatawag na structured. Ang mga halimbawang ibinigay namin sa hydrogen bond na nangyayari sa pagitan ng mga particle ng H2O ay nagpapatunay sa nangungunang papel nito sa pagbuo ng mga pangunahing pisikal at kemikal na katangian ng mga organikong sangkap - mga protina at polysaccharides, sa mga proseso ng asimilasyon at dissimilation na nagaganap sa mga buhay na organismo. mga sistema, gayundin sa pagtiyak ng kanilang thermal balance.
Intramolecular hydrogen bond
Ang
Salicylic acid ay isa sa mga kilala at matagal nang ginagamit na mga gamot na may mga anti-inflammatory, sugat at antimicrobial effect. Ang acid mismo, bromo derivatives ng phenol, organic complex compounds ay may kakayahang bumuo ng intramolecular hydrogen bond. Ang mga halimbawa sa ibaba ay nagpapakita ng mekanismo ng pagbuo nito. Kaya, sa spatial na pagsasaayos ng molekula ng salicylic acid, ang paglapit ng oxygen atom ng carbonyl group at ang hydrogen proton ng hydroxyl radical ay posible.
Dahil sa mas malaking electronegativity ng oxygen atom, ang electron ng hydrogen particle ay halos ganap na nahuhulog sa ilalim ng impluwensya ng oxygen nucleus. Nagaganap ang isang hydrogen bond sa loob ng molekula ng salicylic acid, na nagpapataas ng kaasiman ng solusyon dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions dito.
Sa kabuuan, masasabi nating ang ganitong uri ng interaksyon sa pagitan ng mga atomo ay nagpapakita ng sarili kung ang grupo ng donor (particle na nag-donate ng electron) at ang acceptor atom na tumatanggap nito ay bahagi ng parehong molekula.
