Mi a hidrogénkötés? Típusok, befolyás

Mi a hidrogénkötés? A kapcsolódás jól ismert példája a szokásos víz (H2O). Annak a ténynek köszönhetően, hogy az oxigénatom (O) sokkal inkább elektron-negatív, mint két hidrogénatom (H), úgy tűnik, hogy leválik a kötő elektronok a hidrogénatomokról. Az ilyen kovalens poláris kötés létrehozásakor dipólum keletkezik. Az oxigén atom negatív negatív töltést és a hidrogénatomokat - egy kis pozitív töltetet kap, amelyet az elektronok vonzanak az elektronok (osztatlan páruk) a szomszédos H2O molekula oxigénatomján (azaz vízen). Így elmondható, hogy a hidrogénkötés a hidrogénatom és az elektronegatív atom közötti vonzó erő. A hidrogénatom egyik fontos jellemzője, hogy amikor a kötőelektronok vonzanak, annak magja (vagyis a proton, más, nem árnyékolt elektronok) ki van téve. És bár a hidrogénkötés gyengébb, mint a kovalens kötés, számos H2O (víz) abnormális tulajdonsága van.

Leggyakrabban ez a kötés az atomok részvételével alakul kia következő elemek: oxigén (O), nitrogén (N) és fluor (F). Ez annak köszönhető, hogy ezeknek az elemeknek az atomjai kis méretűek, és magas elektronegativitás jellemzi. Nagyobb atomoknál (kén S vagy klór Cl) a kapott hidrogénkötés gyengébb, annak ellenére, hogy elektronegativitásuk szempontjából ezek az elemek N-hez (azaz nitrogénhez) hasonlíthatók.

Kétféle hidrogénkötés létezik:

1. Hidrogén intermolekuláris kötés - két molekula között jelenik meg, például: metanol, ammónia, hidrogén-fluorid.
2. Hidrogénkötés intramolekuláris - egy molekula belsejében jelenik meg, például: 2-nitro-fenol.

Jelenleg is van véleményünk, hogy a hidrogén kémiai kötés gyenge és erős. Ezek különböznek egymástól az energia és a kötés hossza (az atomok közötti távolság):

1. A hidrogénkötések gyengék. Az energia 10-30 kJ / mol, a kötés hossza 30. A fent felsorolt ​​anyagok mindegyike normál vagy gyenge hidrogénkötés.
2. A hidrogénkötések erősek. Az energia 400 kJ / mol, a hossza 23-24. Nyert adatok kísérletezéssel, azt mutatják, hogy az erős kötések alakulnak a következő ionok: egy ion-vodoroddiftorid [FHF] -, ion-hidratált hidroxid [HO-H-OH] -, ion oxónium-hidratált [H2O-H-OH 2] + , valamint különböző egyéb szerves és szervetlen vegyületek.

A hidrogén intermolekuláris kötéseinek hatása

Anomális forráspontok ésegyes vegyületek olvadáspontja, a párolgás entalpiája és felületi feszültsége hidrogénkötések jelenlétével magyarázható. A víz abnormális értékeket ad ezekre a tulajdonságokra, és a hidrogén-fluorid és az ammónia forrási és olvadáspontjai vannak. A szilárd és folyékony állapotban lévő vizet és hidrogén-fluoridot polimerizálják, mert hidrogén-molekuláris kötések vannak jelen. Ez a kapcsolat nemcsak az anyagok túl magas olvadáspontját magyarázza meg, hanem az alacsony sűrűségüket is. Az olvadás során a hidrogénkötés részben megsemmisül, ami miatt a vízmolekulák (H2O) sűrűbben vannak csomagolva.

Néhány anyag dimerizálása (karbonsavsavak, például a benzoesav és az ecetsav) hidrogén-kötés jelenlétében magyarázható. A dimer két molekula, amelyek egymáshoz kapcsolódnak. Emiatt a karbonsavak forráspontja magasabb, mint a körülbelül azonos molekulatömegű vegyületeké. Például ecetsavban (CH3COOH) a forráspont 391 K, míg acetonban (CH3COCH3) 329 K.

A hidrogén intramolekuláris kötéseinek hatása

Ez a kapcsolat a szerkezetre és a tulajdonságokra is hatással vankülönböző vegyületek, mint például a 2- és 4-nitro-fenol. De a hidrogénkötés leghíresebb és legfontosabb példája a dezoxiribonukleinsav (rövidítve: DNS). Ennek a savnak a molekuláit kettős hélix formájában hajtják össze, amelynek két szálát egy hidrogénkötés kapcsolja össze.