ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атомарная энергия образования молекул и энергия связей из "Краткий курс физ. химии" Остановимся предварительно на некоторых отличиях свойств, присущих положительному водородному иону Н+. Водородный атом обладает той особенностью, отличающей его от всех остальных атомов, что, отдавая свой электрон, он остается в виде ядра без электронов, т. е. в виде частицы, диаметр которой в тысячи раз меньше диаметра остальных атомов. Кроме того, вследствие отсутствия у него электронов ион Н+ не испытывает отталкивания от электронной оболочки другого атома или иона, а, наоборот, притягивается ею. Это позволяет ему ближе подходить к другим атомам и вступать во взаимодействие с их электронами (и даже внедряться в их электронную оболочку). Поэтому в жидкостях водородный ион Н+ большей частью не сохраняется в виде самостоятельной частицы, а связывается с молекулами других веществ. В воде он связывается с молекулами Н2О, образуя ион HoO , называемый ионом гидроксония-, с молекулой аммиака он связывается, образуя ион NHi — ион аммония и т. д. [c.82] Перейдем теперь к вопросу о водородной связи. В различных состояниях водородного атома такая способность к присоединению может быть свойственна ему не в одинаковой степени. Наиболее сильной она будет тогда, когда он в наиболее полной степени отдает свой электрон, т. е. прежде всего, когда он находится в состоянии положительного иона Н+, а также, когда он связан с атомом одного из наиболее э 7ектроотрицательных элементов — в первую очередь с атомами фтора и кислорода и в меньшей степени с атомами хлора и азота. Наоборот, в случае неполярной ил11 малополярной связи (с углеродом, кремнием или другими) и тем более в случае связи с менее электроотрицательными элементами— с металлами (гидриды металлов)—этой способности у атома водорода быть не может. [c.82] Водородная связь образуется как бы второй (побочной) валентностью водородного атома, которую он может проявлять по отношению к сильно отрицательным (в рассматриваемом состоянии) атомам, если основная валентность связывает его с атомом, тоже сильно отрицательным в данной молекуле. [c.82] Водородный атом, связанный с атомами фтора или кислорода, обладает этой способностью в наибольшей степени. В результате этого молекулы фтористого водорода и воцы обладают резко выраженной способностью связываться с другими молекулами, образуя более сложные частицы — комплексы (сюда могут быть отнесены некоторые кристаллогидраты). Да и в чистом состоянии у фтористого водорода и у воды наблюдается значительная ассоциация молекул явление ассоциации в этих случаях обусловлено именно водородной связью . [c.83] В водных растворах электролитов молекулы воды, взаимодействующие с ионами, под их действием подвергаются дополнительной поляризации, вследствие чего увеличивается способность молекул воды к образованию водородных связей с другими частицами и, в частности, с другими молекулами воды. [c.83] Отметим в заключение, что водородная связь свойственна любым агрегатным состояниям вещества. Она образуется не только между одинаковыми, но и между различными молекулами. Она может образовываться также и между различными частями одной и той же молекулы (внутримолекулярная водородная связь). Наиболее распространенной является водородная связь между молекулами, содержащими гидроксильные группы ОН. [c.84] Для двухатомных молекул атомарная энергия образования численно равна энергии связи между атомами. Так, энергия связи НВг должна численно равняться количеству энергии, выделяющейся при реакции Н + Вг = НВг. [c.84] Для многоатомных молекул подобные определения становятся значительно более сложными. [c.84] В общем случае энергия связи между двумя данными атомами зависит и от кратности связи и от способа насыщения других валентностей этих атомов, т. е. от того, с какими атомами или атомными группами они связаны. С увеличением кратности — переход от простой связи к двойной и к тройной связи — всегда сильно возрастает энергия связи. Но при данной кратности связи незначительные различия в способах насыщения других валентностей этих атомов более слабо влияют на рассматриваемую энергию связи. [c.84] В органических соединениях, благодаря сравнительно небольшому числу видов связей (при огромном числе известных органических соединений), энергии связи между двумя данными атомами в соединениях, в которых они находятся в одинаковом валентном состоянии, различаются сравнительно в незначительных пределах. Это нередко позволяет определять недостаюндие значения расчетным путем. [c.85] Более точные результаты дает расчет, при котором учитываются различия энергии связи первичных, вторичных и третичных атомов углерода (В. М. Татевский, 1953). Менее точные результаты можно получить, пренебрегая влиянием различия насыщения других валентностей данной пары атомов, т. е. допуская, что энергия связи между ними постоянна. Это дает возможность установить некоторые средние значения энергии связи между атомами данного вида, например С—С, С—Н, С = С, С—О и т. д. [c.85] Конечно, такой путь не может привести к точным результатам. Он дает одинаковые значения для всех изомерных углеводородов, а опыт показывает, что разница в энергиях образования их может достигать нескольких килокалорий на моль. Но, например, у различных членов одного гомологического ряда, обладающих аналогичным строением, кроме первых членов ряда, энергия соответственных связей практически одинакова. [c.85] Методы расчета по аддитивности применяются для расчета и некоторых других свойств. Все эти методы всегда являются более или менее приближенными. Аддитивность не может быть строгой, так как состояние каждого атома и каждой связи зависит от влияния других содержащихся в молекуле атомов. [c.85] Однако при некоторых сопоставлениях аддитивность проявляется с точностью, вполне достаточной для расчетов практического характера. Так, при сопоставлении различных (но не первых) членов одного гомологического ряда, обладающих аналогичным строением (например, нормальных парафинов), обнаруживается, что многие свойства их при каждом усложнении молекулы на группу СНз изменяются на постоянную величину, т. е. находятся в линейной зависимости от числа углеродных атомов. В таком случае эти свойства можно рассматривать как аддитивные величины, складывающиеся из инкремента, относящегося к одному из членов ряда (кроме первых членов), например к и-пен-тану, и инкрементов, отвечающих введенным группам СНа. [c.85] В молекулах разных неорганических соединений различие в энергии и характере связей между двумя данными атомами значительно больше, чем в молекулах органических соединений, так как способы насыщения других валентностей атомов могут быть более разнообразными. Поэтому методы расчета, основанные на принципе аддитивности, здесь большей частью неприменимы к тому же точность определений в общем меньше, чем у органических соединений. Данные разных авторов нередко различаются на несколько килокалорий. Однако значения, полученные аналогичными методами для близких между собой веществ, например для разных сочетаний изотопов водорода, обладают достаточно высокой относительной точностью. [c.86] Надо учитывать, что энергия связи между атомами в молекуле отличается от энергии связи между теми же атомами при последовательном отделении их. Так, энергии связи между каждым из атомов водорода и атомом кислорода в молекуле воды одинаковы, но несколько меньше, чем энергия связи Н—О в гидроксиле. [c.86] Вернуться к основной статье