Как образуется водородная связь: определение, свойства, эффекты
Водородная связь — это особый вид взаимодействия между атомом водорода и отрицательно заряженными двухатомными химическими элементами. Отличается сравнительно низкой устойчивостью. При этом играет значительную роль не только в межмолекулярных связях, но и в координации внутри молекул.
Механизм водородной связи
Существует несколько типов химического взаимодействия — это ковалентная полярная и неполярная связи, ионная, металлическая, водородная. Механизм образования водородной связи заключается в электростатическом притяжении водорода и другого отрицательно заряженного атома.
Особенности водородной связи — это ее малая прочность. Энергия притяжения между элементами в 5-10 раз меньше, нежели при химическом взаимовлиянии, но прочнее той силы, которая удерживает их в различных состояниях: твердом или жидком. Атом водорода взаимодействует с одной электроотрицательной частицей, имеет недостаток плотности и притягивается к другой, более богатой электронами.
Связь отчетливо прослеживается, например, в водном растворе аммиака. Такого плана сложные взаимодействия происходят не только с частицами водорода, но и с молекулами воды. Подобные метаморфозы также во многом влияют на биологическое строение белка, высокомолекулярные органические соединения, спирали ДНК.
Кристаллические решетки
В соответствии с видом частиц и химической связи выделяют 4 разных типа кристаллической решетки: атомную, молекулярную, ионную, металлическую. Решетка имеет вид сетки или канвы. Это трехмерное, упорядоченное расположение частиц развернуто характеризует внутреннюю структуру элемента. Наглядный сложный геометрический образ кристалла необходим для анализа его строения.
Упорядоченная кристаллическая решетка образуется в результате связей между молекулами. Они располагаются в узлах воображаемого каркаса. Такая структура характерна для благородных газов. Внутри них водород взаимодействует с атомами других элементов, образуя при этом одну устойчивую орбиту. Иными словами, в своем кругу формируется довольно устойчивая ковалентная зависимость, тогда как молекулярная выражена относительно слабо.
Подобные соединения обладают незначительной прочностью, имеют невысокую температуру кипения или плавления. При средних температурах воздуха в комнате они сохраняют свое газообразное и жидкостное состояние.
Физические и химические свойства
Существует непосредственное взаимодействие между характеристиками вещества и видом его кристаллической решетки. Водородная связь в значительной мере изменяет физические качества соединений: вязкость, летучесть, спектральный состав, а также влияет на их кислотно-основные признаки. Активно участвует в процессах электролитической диссоциации, растворения и кристаллизации, других физико-химических процессах.
Так сила контакта между молекулами определяет показатели температуры для перехода вещества в то или другое состояние (кипение, плавление). Уровень растворимости повышается при добавлении в соединение разбавителя. Метиловый и этиловый спирт (CH3OH, C2H5OH) свободно растворяется в воде. При увеличении количества атомов углерода в спирте водородная связь слабеет, растворимость снижается.
Внутреннее взаимодействие групп атомов, увеличивает уровень кислотности, например, ацетилсалициловой кислоты. Водородная связь играет значительную роль в создании пространственной структуры биополимерных веществ, таких как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, что в конечном итоге определяет их функции.
Водородные связи можно наблюдать в природе на каждом шагу. Они в большой степени влияют на состояние и признаки некоторых веществ. Например, способны повышать температуру плавления, изменять точку кипения, увеличивать степень растворимости в воде. Благодаря этому некоторые из них, находясь в обычных условиях, остаются в жидком состоянии.
Какие интересные свойства водородных связей вам приходилось наблюдать в быту. Оставьте свой комментарий, поделитесь статьей в социальных сетях, закрепите ее в закладках.
Читаем — Нуклеотид : строение, масса длина , последовательность.