Вижте още: Определяне на водородна връзка
В допълнение към различните heteropolar и хомеополярни облигации, има един специален вид комуникация, която през последните две десетилетия привлича все повече внимание на химиците. Това се нарича водородна връзка. Установено е, че водородният атом може да образува връзка между две електроотрицателни атоми (F, О, N, CI и по-малко S). Има случаи, когато тази връзка представлява водороден атом, свързан към въглероден атом в тип съединения NSKH3, където х - електроотрицателна атом или група (например HCN, флуоровъглероди). Въпреки че понастоящем естеството на връзката водород все още не е напълно изяснен, но определена представа за вече е възможно да се направи.
Връзката на водород се образува между електроотрицателни атоми, от които поне един има свободна електронна двойка, например:
Водородна връзка - глобален феномен, който обхваща всички химия.
1. Същността и естеството на връзката на водород
За всички последващи време до днес не се е променило основния подход за тълкуване на връзката водород, протон неразделен концепция остава твърдо. Дълъг и интензивно проучване изясни ефект на съединенията върху структурата на тенденцията към образуване на водородни връзки, направени някои яснота Електронната естеството на последната, намерено надеждни методи за тяхното идентифициране. И най-важното - прави обобщения за оценка на въздействието на H-облигации на физичните и химичните свойства на веществата. Butlerov теза "структура определя свойства" е описан с възможност за образуването на Н-свързване и техния принос за специфичните свойства. По-долу е крайния материал за изследване въпроси, свързани с проблема за връзката на водород.
В ранните етапи на изследването на водородна връзка смята, че се образува водородни мостови само между атомите на високо Електроотрицателност (F, О, N). През последните десет години, когато в ръцете на учените се появи по-добра техника, кръг атоми - водородни връзки партньори значително разширена (Cl, S и други). Както X атом, може да се появи по всяко атом електроотрицателна спрямо водородни атоми и образуване с последния конвенционален връзка (например въглен). В ролята на акцептор водороден атом може да действа като атоми с самотен двойки електрони (в някои случаи дори аргон и ксенон), и съединения, имащи π-връзка.
Естеството на съединения потенциално способни да образуват H-връзки, лесно се види, че водородно свързване може да бъде представена като алкално-киселинното взаимодействие, определяне първа стъпка прехвърлянето на протонната когато протолитично реакции.
А-Н +: BA-Н ... BA-... HB + А- + HB +
Такива взаимодействия се наблюдават в кисели разтвори. Когато продукт А-Н не изразена киселинност или в отсъствието на подходяща процес разтворител на киселина-основа взаимодействие се спира в етап молекулен комплекс.
Въпреки всеобщото приемане на Н-връзки, литературата все още не е формирана единна гледна точка на естеството на това явление. Въпросът все още остава спорно. Преди очертава съвременния възглед за естеството на силите, които определят формирането на водородни връзки, ние отбелязваме най-важните експериментални факти, които съпътстват този процес.
I. В образуването на водородни връзки генерира топлина - термохимична енергия мярка Н връзка. Тази функция се използва за калибриране на спектралните методи за изследване на водородни връзки.
II. Разстоянието между съседни атоми, включени в водородно свързване, е значително по-малко от сумата на техните ван дер Ваалс радиуси. По този начин, във водата на разстояние между кислородни атома в системата на О-Н ... О е 0.276 пМ. Ако приемем, че дължината на ковалентна връзка на О-Н е 0.1 пМ, дължината на връзка да бъде N ... О 0.176 пМ, т.е. той е значително (приблизително 70%) по-дълго от ковалентна връзка между атомите. Въпреки Н ... О връзка е значително по-кратко, отколкото сумата от Радиус на ван дер Ваалс, представляващ водород и кислород, съответно 0.12 и 0.14 пМ. Последното обстоятелство е едно-
Тези критерии, което показва образуването на водородни връзки между молекули.
III. Водородна връзка увеличава дължината на връзка Х-Н, което води до изместване на съответните ленти на разтягане вибрации в инфрачервения спектър към ниски честоти. IR спектроскопия е основният метод за изследване на водородно свързване.
IV. Когато водородна връзка образуване полярност връзка X-N се увеличава, което увеличава диполен момент на молекулен комплекс в сравнение с изчислените данни, получени от вектор прибавянето на молекулни диполи R-Х-Н и B-Y.
V. на протони, участващи в водородно свързване, характеризиращо се с ниска електронна плътност, така че те deekraniruyutsya, което води до значителна промяна на съответните резонансни сигнали в 1Н NMR спектрите низходящо. Протон-магнитен резонанс заедно с IR спектрите на най-чувствителните към образуването на Н-връзки.
VI. За междумолекулни водородни връзки наблюдава изместване на алкално-киселинното равновесие молекулен йон двойка комплекс надясно с нарастващ поляритет разтворител.
В допълнение към тези фиксирани и други структурни и спектроскопски характеристики на водородни връзки, които се използват, от една страна, за идентифициране на последната, и от друга страна - в тълкуването на електронната им характер. Тъй като възниква връзка, водород само, ако водородният атом, свързан към електроотрицателна атом е преди приема, че естеството на връзката на водород се редуцира до дипол-дипол тип взаимодействие RX а - г -Н + г ... B - г-Y, която също се нарича електростатично взаимодействие. Такова предположение се потвърждава от факта, че най-силни водородните връзки се образуват водородни атоми, свързани с най-електроотрицателните елементи. Голяма здравина на връзката на водород, в сравнение с не-специфичен дипол-дипол взаимодействие (около 10 пъти) може да се обясни с малкия размер на водороден атом, така че да може да се доближи до друга дипол. Моделът дипол също обяснява линейна геометрия на водородни връзки, тъй като линейно подреждане на атомите максимална сила привличане и отблъскване сила са минимални.
Въпреки това, не всички експериментални факти, записани от изследването на водородни връзки, могат да бъдат обяснени единствено въз основа на взаимодействието на дипол-дипол. Не може да вижда законен връзка между енергията на връзка, водород и диполен момент и поляризуемост на взаимодействащите молекули. Кратко дължина на водородни връзки показва значително припокриване на ван дер Ваалс радиуси. Един прост електростатично модел игнорира припокриването на функциите на вълната на преразпределение на електронната плътност при приближаване молекули. За решаване на тези проблеми могат да бъдат, ако приемем, че на водородна връзка е отчасти се дължи на ковалентна естеството на донор-акцептор взаимодействието с електронен донор в elektonoaktseptorom А-Х-Н. Увеличаването на плътността електрон на атом X е чрез посредник - водороден мост. Така частичен пълнеж оставя необвързващи орбитален на водородния атом.
Така, Н-връзки се образуват чрез едновременното наличие на следните сили: електростатичното взаимодействие, и предаването заплащане. Квантовата химични изчисления показват, че основният принос на първия компонент. водородните връзки значително различни енергийни характеристики, съотношението на тези депозити също се променя. Има и други обяснения за естеството на връзката на водород, не са получили общо признание.
Заключителни разглеждането му на характера на H-облигации, може да се отбележи, че практиката на химик е по-лесно да се признае съществуването на това явление, отколкото да обясни своята същност. Разнообразието на водородните връзки е причината за липсата на единен подход към лечението. Трудно е да си представим, че естеството на водородните връзки в дифлуорид анион (FHF) - и системата С-Н ... Cl може да се обясни с един глас. Един проблем е в герой естеството - водороден атом, който не може да има външни електрони обвивка от две. Следователно понятието dvuhkoordinirovannogo водороден атом е спорна. Най-вероятно на общ подход към обяснението на H-връзка и няма. Ще бъде създаден някакъв обобщаващ модел, като се отчита приносът на различните сили в природата, т.е. значително по-разширена версия на това, което имаме в момента.
Вижте още: Определяне на водородна връзка
Информация за "водородна връзка"
Свързани статии