Водневий зв'язок - це своєрідна хімічна зв'язок. Вона виникає між молекулами, до складу яких входить водень і сильно електронегативний елемент. Такими елементами являють-ся фтор, кисень, азот, хлор і ін.
Природу водневого зв'язку пояснювали по-різному. Найбільшого поширення набуло електростатичне взаємодія.
Механізм водневого зв'язку розглянемо на прикладі молекули води. При утворенні полярної ковалентного зв'язку між атома-ми водню і атомом кисню електрони, спочатку принад-лежать атому водню, сильно зміщуються в бік кисню. В результаті атом кисню набуває значного ефек-ний негативний заряд, а ядро атома водню із зовнішнього по відношенню до атому кисню боку майже позбавляється електрон-ного хмари. Між протоном атома водню і негативно за- ряджених атомом кисню сусідньої молекули води виникає електростатичне тяжіння, що і призводить до утворення водневого зв'язку.
Процес утворення водневого зв'язку на при-міру двох молекул води може бути представлений наступною схемою (точками позначається воднева зв'язок, а знаками # 963; +. # 963; - - ефек-тивні заряди атомів):
# 8204; # 8204; # 8204; # 8204; # 1472; # 8204; # 8204; # 8204; # 8204; # 1472; # 8204; # 8204; # 8204; # 8204;
Більш правильним слід вважати, що в освіті водо-рідний зв'язку бере участь і донорно-акцепторна взаємо-дія. Адже для зв'язку з цим характерні спрямованість в простий-ранство і насичуваність. На це вперше вказав Н. Д. Соколов, який розробив квантово-механічну теорію водневого зв'язку.
Згідно донорно-акцепторної теорії, воднева зв'язок начи нается з електростатичного взаємодії, в результаті кото-рого електронна пара атомів водню ще більше зміщується в бік кисню, завдяки чому атом водню як би «оголюється», іншими словами s-орбнталь атома водню «вивільняється »і стає здатною прийняти неподеленную електронну пару атома кисню іншої молекули. Поле протона велике і тяжіння їм електронної пари атома кисню вельми ефек-тивно, в той час інших своїх електронів близько протона немає, тому відштовхування іншої молекули води в області атома водо-роду сильно знижується.
Цей механізм пояснює, чому тільки водень здатний утворювати водневий зв'язок. У всякого іншого атома при звільненні орбіталі ядро не "оголюється» і внутрішні оболонки забезпечують відштовхування від електронних оболонок другий мо-лекул.
Розглянутий механізм утворення водневого зв'язку тре-бует, щоб атом елемента, з'єднуючись з воднем, мав високу відносної електронегативні і мав в наявності неподеленную електронну пару. Тільки за цієї умови елек-тронне хмара атома водню досить сильно зміститься в бік атома партнера. Таким чином, хімічний зв'язок, утворена позитивними-но поляризованим воднем молекули А-Н (або полярною груп-пи-А-Н) і електронегативний атомом Іншим або тієї ж молекули, називається водневим зв'язком.
Освіта водневого зв'язку обумовлено тим, що в полярних молекулах А-Н або полярних групах -А-Н поляризований атом водню має унікальні властивості: відсутністю внутрен-них електронних оболонок, значним зрушенням електронної пари до атому з високою електроотріцательностьюі дуже малим розмі-ром. Тому водень здатний глибоко впроваджуватися в електронну оболонку сусіднього негативно поляризованого атома.
Електростатична модель освіти водневих зв'язків вірна лише в першому наближенні, оскільки енергетично додаткове зв'язування атома водню має мати хімічну природу. Метод валентних зв'язків не може пояснити утворення додаткової зв'язку атома Н, так як атом водню одновалентен. Метод молекулярних орбіталей в його многоцентровом варіанті дає наступне пояснення освіти по-огрядною зв'язку. При зближенні атома Н, ковалентно зв'язаного з атомом електронегативного елемента А # 948; - - Н # 948; +. з іншим атомом також електронегативного елемента В # 948; - виникає трехцентровая зв'язує молі-кулярной орбиталь, перебування в якій електронної пари атома В вигідніше, ніж на атомній орбіталі цього ж атома.
Зазвичай водневу зв'язок позначають точками і цим укази-вають, що вона слабше ковалентного зв'язку (приблизно в 15-20 разів). Проте вона відповідальна за асоціацію молекул. Наприклад, освіту димарів оцтової кислоти можна представити схемою агрегацій молекул за рахунок водневих зв'язків:
1.Образование зиґзаґоподібних ланцюгів в рідкому фтороводорода HF:
2. Освіта гідрату аміаку NН3 # 8729; Н2 Про при розчиненні аміаку в воді:
Н - N # 8729; # 8729; # 8729; H - O
Всі теми даного розділу:
Основні закони і поняття хімії
Розділ хімії, що розглядає кількісний склад речовин і кількісні співвідношення (масові, об'ємні) між реагують речовинами, називається стехіометрією. Відповідно з цим,
Хімічна символіка
Сучасні символи хімічних елементів були введені в 1813 р Берцелиусом. Елементи позначаються початковими буквами їх латинських назв. Наприклад, кисень (Oxygenium) позначається буквою О, се
Латинське коріння деяких елементів
Порядковий номер у таблиці періодичної системи Символ Російська назва Латинський корінь
Групові назви елементів
Назва групи елементів Елементи групи Благородні гази He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Галогени
Назви найбільш часто вживаних кислот і кислотних залишків
Формули кислоти Назва кислоти Формула кислотного залишку Назва кислотного залишку Кисневі кислоти
отримання кислот
1. Взаємодія кислотних оксидів (більшості) з водою: SO3 + Н2О = H2SO4; N2O5 + Н2
Номенклатура неорганічних з'єднань (за правилами ІЮПАК)
ІЮПАК - міжнародний союз теоретичної і прикладної хімії. Правила ІЮПАК 1970 р є міжнародною моделлю, за якою створюються номенклатурні правила для хімічних сполук на мові спо
Перші моделі атома
У 1897 р Дж. Томсон (Англія) відкрив електрон, а в 1909р. Р. Маллікен визначив його заряд, який дорівнює 1,6 # 903; 10-19 Кл. Маса електрона складає 9,11 # 903; 10-28 м В
атомні спектри
При нагріванні речовина випускає промені (випромінювання). Якщо випромінювання має одну довжину хвилі, то воно називається монохроматичним. У більшості ж випадків випромінювання характеризується неско
Кванти і модель Бора
У 1900 р М. Планк (Німеччина) висловив припущення, що речовини поглинають і випускають енергію дискретними порціями, названими їм квантами. Енергія кванта Е пропорційна частоті випромінювання (до
Подвійна природа електрона
У 1905 р А. Ейнштейн передбачив, що будь-яке випромінювання являє собою потік квантів енергії, які називаються фотонами. З теорії Ейнштейна випливає, що світло має двоїсту (корпускулярно-хвильову
енергетичні підрівні
Орбітальний квантове число l Форма електронної хмари в підрівні Зміна енергії елект-нейронів в преде-лах рівня
ізотопи водню
Ізотоп Заряд ядра (порядковий номер) Число елект-нейронів Атомна маса Число нейтронів N = A-Z Протій
Періодична система елементів Д.І. Менделєєва та електронна структура атомів
Розглянемо зв'язок між становищем елемента в періодичній системі і електронною будовою його атомів. У кожного подальші-ного елемента періодичної системи на один електрон більше, ніж у всі попередні
Електронні конфігурації елементів перших двох періодів
Атом-ний номер Елемент Електрон-ні кон-фігурації Атом-ний номер Елемент Електрон-ні кон-фігурації
Електронні конфігурації елементів
Пе-ріод Поряд-ковий номер Еле-мент Елект-ронная конфі-гурація Пе-ріод Поряд-ковий номер Еле-мент
Періодичні властивості елементів
Так як електронна будова елементів змінюється періодично, то відповідно періодично змінюються і властивості елементів, що визначаються їх електронною будовою, такі як енергія іонізації,
Визначення хімічного зв'язку
Властивості речовин залежать від їх складу, будови, від типу хімічного зв'язку між атомами в речовині. Хімічна зв'язок має електричну природу. Під хімічним зв'язком розуміють вид
іонна зв'язок
При утворенні будь-молекули, атоми цієї молекули «зв'язуються» один з одним. Причина освіти молекул полягає в тому, що між атомами в молекулі діють електро-статичні сили. освітньої
ковалентний зв'язок
Хімічна зв'язок, здійснювана за рахунок перекривання елек-тронних хмар взаємодіючих атомів, називається кова-лентной зв'язком. 4.3.1. неполярная Коваля
Метод валентних зв'язків (МВС, ВС)
Для глибокого розуміння сутності ковалентного зв'язку, характеру розподілу електронної щільності в молекулі, принципів побудови молекул простих і складних речовин необхідний метод валентних зв'язків
Метод молекулярних орбіталей (ММО, МО)
Хронологічно метод МО з'явився пізніше методу ВС, по-кільки залишалися в теорії ковалентного зв'язку питання, кото-які не могли отримати пояснення методом ВС. Зазначимо Незнач-які з них. як
Основні положення ММО, МО.
1. У молекулі всі електрони є загальними. Сама молекула - це єдине ціле, сукупність ядер і електронів. 2. У молекулі кожному електрону відповідає молекулярна орбіталь, подібно
Гібридизація орбіталей і просторова конфігурація молекул
Тип молекули Вихідні орбіталі атома А Тип гібридизації Число гинув-Рідний ор-біталей атома А Пр
металева зв'язок
Сама назва говорить, що мова піде про внутрішню структуру металів. Атоми більшості металів на зовнішньому енергетичн-ському рівні містять невелику кількість електронів. Так, по одному електрону з
Взаємодії між молекулами
При зближенні молекул з'являється тяжіння, що обумовлює значну-кість виникнення конденсованого стану речовини. До основ-ним видам взаємодії молекул слід віднести вандерваальсови сили, у
загальні поняття
При протіканні хімічних реакцій змінює-ся енергетичний стан системи, в якій йде ця реакція. Стан системи характеризується термодінамі-тичними парамет-рами (р, Т, з і ін.)
Внутрішня енергія. Перший закон термодинаміки
При хімічних реакціях відбуваються глибокі якісні зміни в системі, рвуться зв'язки у вихідних речовинах і виникають нові зв'язки в кінцевих продуктах. Ці зміни супроводжуються поглинання
Ентальпія системи. Теплові ефекти хімічних реакцій
Теплота Q і робота A функціями стану не є, бо вони служать формами передачі енергії і пов'язані з процесом, а не зі станом системи. При хімічних реакціях А - це робота проти внешнег
термохімічні розрахунки
Термохімічні розрахунки засновані на законі Гесса, що дозволяє розрахувати ентальпію хімічної реакції: парниковий ефект реакції залежить тільки від природи і фізичного стану вихідних речовин
Хімічна спорідненість. Ентропія хімічних реакцій. енергія Гіббса
Мимовільно можуть протікати реакції, супроводжую-щіеся не тільки виділенням, а й поглинанням теплоти. Реакція, що йде при даній температурі з виділенням теплоти, при іншій температу
Другий і третій закони термодинаміки
Для систем, що не обмінюються з навколишнім середовищем ні енергією, ні речовиною (ізольовані системи), другий закон термодинаміки має наступне формулювання: в ізольованих системах са-мо
Поняття про швидкість хімічних реакцій
Швидкістю хімічної реакції називається число елементарних актів реакції, що відбуваються в одиницю часу в одиниці об'єму (в разі гомогенних реакцій) або на одиниці поверхні розділу фаз (в
Залежність швидкості реакції від концентрації реагентів
Щоб атом і молекули змогли вступити в реакцію, необхідно їх зіткнення один з одним, так як сили хімічної взаємодії діють тільки на дуже малій відстані. Чим більше молекул реа
Вплив температури на швидкість реакції
Залежність швидкості реакції від температури визначаються-ється правилом Вант-Гоффа, згідно з яким при вище-ванні температури на кожні 10 градусів швидкість блешні-ства реакцій збільшується в 2
енергія активації
Швидка зміна швидкості реакції зі зміною температури пояснює теорія активації. Чому нагрівання викликає таке значне прискорення хімічних перетворень? Для відповіді на це питання нуж
Поняття про каталіз і каталізаторах
Катализом називається зміна швидкості хімічних реакцій у присутності речовин - каталізаторів. Каталізатори - це речовини, які змінюють швидкість реакції за рахунок участі в проміжному хім
Хімічна рівновага. Принцип Ле Шательє
Реакції, які протікають в одному напрямку і йдуть до кінця, називаються необоротними. Їх не так багато. Більшість реакцій є оборотними, тобто вони протікають в протилежних направ
Колігативні властивості
Колігативні є властивості розчинів, які залежать від концентрації і практично не залежать від природи розчинених речовин. Вони також називаються загальними (колективними). Т
розчини електролітів
Прикладами розчинів електролітів можуть служити розчини лугів, солей і неорганічних кислот у воді, розчини ряду солей і рідкому аміаку і деяких органічних розчинниках, наприклад ацетоном
У розчинах при 298 К
Концентрація, моль / 1000г Н2О Коефіцієнт активності для електролітів NaCl KCl NaOH KOH
гідроліз солей
Хімічне обмінна взаємодія іонів розчинений-ний солі з водою, що приводить до утворення слабодісcоці-ірующіх продуктів (молекул слабких кислот або підстав, аніонів кислих або катіонів основн
Константи і ступеня дисоціації деяких слабких електролітів
Електроліти Формула Чисельні зна-ня констант дисоціації Ступінь дисоціації в 0,1 н. розчині,% Азотистая кислот
процеси
Окислювально-відновні називають реакції, що супроводжуються зміною ступеня окислення атомів, що входять до складу реагуючих речовин [2].
Окислювально-відновні реакції
Розглянемо основні положення теорії окисно-відновних реакцій. 1. Окисленням називають процес віддачі електронів атомом, молекулою або іоном. Ступінь окислювання при цьому
Найважливіші відновники і окислювачі
Відновлювачі Окислювачі Метали, водень, вугілля Оксид вуглецю (II) СО Сірководень H2S, сульфід натрію Na2S, оксид се
Складання рівнянь окисно-відновних реакцій
Для складання рівнянь окисно-віднови-них реакцій і визначення коефіцієнтів застосовують два методи: метод електронного балансу та іонно-електронний метод (метод напівреакцій).
Визначення комплексних сполук
Такі сполуки, як оксиди, кислоти, основи, солі утворені з атомів в результаті виникнення між ними хімічного зв'язку. Це з'єднання звичайні, або з'єднання першого по
ліганди
До числа лігандів відносяться прості аніони, та-кі як F-, СI-, Вr-, I-, S2-, складні аніони, наприклад CN-. NCS -. NO
Номенклатура комплексних сполук
Назва комплекс-ного катіона записується одним словом, що починається з назви негативного лиганда з додатком літери «о», потім наводяться нейтральні молекули і центральний атом із зазначенням
Дисоціація комплексних сполук
Комплексні сполуки - неелектролітів у водних розчинах дисоціації не піддавалося. У них відсутня зовнішня сфера комплексу, наприклад: [Zn (NH3) 2Cl2], [Co (NH
Константи стійкості комплексів
Для характеристики стійкості (міцності) комплексного іона застосовують також величину, зворотну константі нестійкості. Її називають константою стійкості (КУЩ)
Роль комплексних сполук
Комплексні сполуки широко поширенням країни в природі. До складу багатьох рослин і живих організмів входять з'єднання з макроциклическими лигандами. У спрощеному вигляді тетрадентантний макроцикл пір