Механизм образования водородной связи

Единственный электрон атома водорода обуславливает возможность образовывать только одну ковалентную связь. Но в химических соединениях водорода с сильно отрицательными атомами F, N или О, атом водорода в молекуле вещества приобретает некоторый небольшой положительный заряд (Н^δ+) и может взаимодействовать с неподелёнными парами электронов электроотрицательного атома соседних молекул данного вещества.

В качестве примера рассмотрим образование водородной связи между молекулами воды. Связь О-Н в молекуле Н₂О имеет полярный характер: избыточный отрицательный заряд δ- у атома кислорода. Атом водорода с небольшим положительным зарядом δ+ может взаимодействовать с неподелёнными парами электронов атома кислорода в соседней молекуле воды.

δ- δ+ δ- δ+

О — Н ······ О — Н

‌‌‌

Н^δ+ Н^δ+

Схематично водородная связь изображается точками ײ…..ײ.

Водородная связь имеет слабо ковалентный характер. Она отличается от последней по энергии и длине: водородная связь более длинная и менее прочная, чем ковалентная. Это сказывается на свойствах веществ.

Вещества, молекулы которых соединены водородными связями, отличаются по своим физическим свойствам от веществ, аналогичных им по строению молекул, но не образующих водородные связи. Например, вещества, молекулы которых соединены водородными связями (аммиак NH₃, вода Н₂О, фтороводород HF), имеют гораздо более высокие температуры плавления и кипения, по сравнению с их аналогами (фосфином РН₃, сероводородом H₂S и хлороводородом HCl). Кроме того, у этих веществ более широкие температурные интервалы существования в жидком состоянии.

За счет водородной связи происходит межмолекулярная ассоциация спиртов, карбоновых кислот. Например:

δ- δ+ δ- δ+

···О — Н ······ О — Н···

‌‌‌

С₂Н₅ С₂Н₅

Возможен еще другой вариант водородной связи - внутримолекулярная водородная связь, которая возникает между атомами одной и той же молекулы.

Такая связь существует в молекулах белков: между атомами водорода аминогрупп и атомами кислорода карбонильных групп.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: