Jika anda melihat kronologi kajian dalam sains kimia tentang keupayaan atom pelbagai unsur untuk berinteraksi antara satu sama lain, kita boleh memilih pertengahan abad ke-19. Pada masa itu, saintis menarik perhatian kepada fakta bahawa sebatian hidrogen oksigen, fluorin, nitrogen dicirikan oleh sekumpulan sifat yang boleh dipanggil anomali.
Ini adalah, pertama sekali, takat lebur dan didih yang sangat tinggi, contohnya, untuk air atau hidrogen fluorida, yang lebih tinggi daripada sebatian lain yang serupa. Pada masa ini, sudah diketahui bahawa ciri-ciri bahan ini ditentukan oleh sifat atom hidrogen untuk membentuk jenis ikatan yang luar biasa dengan atom unsur yang mempunyai indeks keelektronegatifan yang tinggi. Mereka memanggilnya hidrogen. Sifat ikatan, spesifik pembentukannya dan contoh sebatian yang mengandunginya adalah perkara utama yang akan kami fokuskan dalam artikel kami.
Sebab sambungan
Tindakan daya tarikan elektrostatik ialahasas fizikal untuk kemunculan kebanyakan jenis ikatan kimia. Jenis-jenis ikatan kimia yang telah timbul akibat interaksi nukleus atom yang bercas bertentangan satu unsur dan elektron unsur yang lain diketahui umum. Ini ialah ikatan kovalen bukan kutub dan kutub, ciri sebatian ringkas dan kompleks unsur bukan logam.
Sebagai contoh, antara atom fluorin, yang mempunyai keelektronegatifan tertinggi, dan zarah electroneutral hidrogen, awan satu elektron yang pada mulanya hanya milik atom H, terdapat perubahan dalam ketumpatan bercas negatif. Sekarang atom hidrogen itu sendiri boleh dipanggil proton. Apakah yang berlaku seterusnya?
Interaksi elektrostatik
Awan elektron atom hidrogen hampir sepenuhnya melepasi ke arah zarah fluorin, dan ia memperoleh lebihan cas negatif. Di antara telanjang, iaitu, tanpa ketumpatan negatif, atom hidrogen - proton, dan ion F- daripada molekul hidrogen fluorida jiran, daya tarikan elektrostatik ditunjukkan. Ia membawa kepada kemunculan ikatan hidrogen antara molekul. Disebabkan kejadiannya, beberapa molekul HF boleh membentuk sekutu yang stabil sekaligus.
Syarat utama untuk pembentukan ikatan hidrogen ialah kehadiran atom unsur kimia dengan keelektronegatifan tinggi dan proton hidrogen berinteraksi dengannya. Jenis interaksi ini paling ketara dalam sebatian oksigen dan fluorin (air, hidrogen fluorida), kurang dalam bahan yang mengandungi nitrogen, seperti ammonia, malah kurang dalam sebatian sulfur dan klorin. Contoh ikatan hidrogen yang terbentuk antara molekul juga boleh didapati dalam bahan organik.
Oleh itu, dalam alkohol antara oksigen dan atom hidrogen kumpulan hidroksil berfungsi, daya tarikan elektrostatik juga timbul. Oleh itu, sudahpun wakil pertama siri homolog - metanol dan etil alkohol - adalah cecair, bukan gas, seperti bahan lain dalam komposisi dan berat molekul ini.
Ciri tenaga komunikasi
Mari kita bandingkan keamatan tenaga kovalen (40–100 kcal/mol) dan ikatan hidrogen. Contoh di bawah mengesahkan pernyataan berikut: jenis hidrogen mengandungi hanya 2 kcal/mol (antara dimer ammonia) hingga 10 kcal/mol tenaga dalam sebatian fluorin. Tetapi ternyata cukup untuk zarah-zarah beberapa bahan untuk dapat terikat kepada bahan bersekutu: dimer, tetra - dan polimer - kumpulan yang terdiri daripada banyak molekul.
Ia bukan sahaja dalam fasa cecair sebatian, tetapi boleh dipelihara tanpa hancur, apabila memasuki keadaan gas. Oleh itu, ikatan hidrogen, yang memegang molekul dalam kumpulan, menyebabkan takat didih dan takat lebur ammonia, air atau hidrogen fluorida yang luar biasa tinggi.
Cara molekul air bergaul
Kedua-dua bahan bukan organik dan organik mempunyai beberapa jenis ikatan kimia. Ikatan kimia yang timbul dalam proses perkaitan zarah kutub antara satu sama lain, dan dipanggil hidrogen antara molekul, secara radikal boleh mengubah fizikokimia.ciri sambungan. Mari kita buktikan kenyataan ini dengan mempertimbangkan sifat-sifat air. Molekul H2O mempunyai bentuk dipol - zarah yang kutubnya membawa cas yang bertentangan.
Molekul jiran tertarik antara satu sama lain oleh proton hidrogen bercas positif dan cas negatif atom oksigen. Hasil daripada proses ini, kompleks molekul terbentuk - bersekutu, yang membawa kepada kemunculan takat didih dan lebur yang luar biasa tinggi, kapasiti haba yang tinggi dan kekonduksian terma sebatian.
Sifat unik air
Kehadiran ikatan hidrogen antara zarah H2O bertanggungjawab terhadap banyak sifat pentingnya. Air memberikan tindak balas metabolik yang paling penting - hidrolisis karbohidrat, protein dan lemak yang berlaku dalam sel - dan merupakan pelarut. Air sedemikian, yang merupakan sebahagian daripada sitoplasma atau cecair antara sel, dipanggil bebas. Terima kasih kepada ikatan hidrogen antara molekul, ia membentuk cengkerang penghidratan di sekeliling protein dan glikoprotein, yang menghalang melekat antara makromolekul polimer.
Dalam kes ini, air dipanggil berstruktur. Contoh yang telah kami berikan tentang ikatan hidrogen yang berlaku di antara zarah H2O membuktikan peranan utamanya dalam pembentukan sifat fizikal dan kimia asas bahan organik - protein dan polisakarida, dalam proses asimilasi dan disimilasi yang berlaku dalam organisma hidup. sistem, serta dalam memastikan keseimbangan haba mereka.
Ikatan hidrogen intramolekul
Asid salisilik ialah salah satu ubat yang terkenal dan lama digunakan dengan kesan anti-radang, penyembuhan luka dan antimikrobial. Asid itu sendiri, terbitan bromo fenol, sebatian kompleks organik mampu membentuk ikatan hidrogen intramolekul. Contoh di bawah menunjukkan mekanisme pembentukannya. Jadi, dalam konfigurasi spatial molekul asid salisilik, pendekatan atom oksigen kumpulan karbonil dan proton hidrogen bagi radikal hidroksil adalah mungkin.
Disebabkan keelektronegatifan atom oksigen yang lebih besar, elektron zarah hidrogen hampir sepenuhnya jatuh di bawah pengaruh nukleus oksigen. Ikatan hidrogen berlaku di dalam molekul asid salisilik, yang meningkatkan keasidan larutan akibat peningkatan kepekatan ion hidrogen di dalamnya.
Ringkasnya, kita boleh mengatakan bahawa jenis interaksi antara atom ini memanifestasikan dirinya jika kumpulan penderma (zarah yang menderma elektron) dan atom penerima yang menerimanya adalah sebahagian daripada molekul yang sama.
