ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ион водорода и водородная связь из "Краткий курс физической химии Изд5" Полярная структура молекул оказывает влияние на многие свойства. Так, в частности, наличие диполя у молекулы приводит к тому, что определенные взаимные расположения одной молекулы относительно другой являются более устойчивыми по сравнению с остальными, чего не наблюдается у неполярных молекул. Когда положительно заряженный конец одной молекулы находится вблизи отрицательно заряженного конца другой молекулы, взаимное притяжение молекул усиливается в результате электростатического взаимодействия. Между молекулами устанавливается междипольная связь. Взаимодействия, обусловливаемые таким расположением, оказываются достаточно интенсивными, чтобы в случае сильно полярных веществ привести к установлению взаимной связи между молекулами, т. е. привести к объединению (ассоциации) их в своего рода комплексы. [c.81] Другим примером влияния полярной структуры молекул на свойства вещества может служить хорощо известное явление электролитической диссоциации. Здесь также играет роль взаимодействие полярных молекул растворителя (и, в частности, воды) с сильно полярными молекулами электролитов. [c.81] Еще в более сильной степени происходят подобные взаимодействия между ионами и полярными молекулами (ионно-дипольная связь). Многие свойства растворов электролитов целиком зависят от такого взаимодействия молекул растворителя с находящимися в растворе ионами. В результате у иона образуется как бы оболочка из молекул растворителя ее называют сольватной или — в частном случае водных растворов — гидратной оболочкой ( 156). Подобные же взаимодействия играют роль в образовании кристаллогидратов различных солей или других соединений. В таких процессах большую роль играет и происходящая при этом взаимная поляризация частиц. [c.81] 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 Н3О+, называемый ионом гидроксония с молекулой аммиака он связывается, образуя ион МН /— 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 степеня 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 электроотрицательных элементов — в первую очередь с атомами фтора и кислорода и в меньшей степени с атомами хлора и азота. Наоборот, в случае неполярной или малополярной связи (с углеродом, кремнием или другими) и тем более в случае связи с менее электроотрицательными элементами — с металлами (гидриды металлов) — этой спос ности 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] В состояниях, когда эта способность развита в сильной степени, атом водорода может настолько интенсивно взаимодействовать с электронами другого атома, что между ними устанавливается довольно прочная связь (с энергией связи 5—7 ккал/моль и больше). [c.82] Водородный атом, связанный с атомами фтора или кислорода, обладает этой способностью в наибольшей степени. В результате этого молекулы фтористого водорода и воды 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] В меньшей степени способность связываться с другими молекулами сохраняет водородный атом, связанный с атомами азота или хлора. Впрочем, как мы видели в 20, степень полярности связи зависит не только от вида атома, с которым непосредственно связан данный атом, но также и от того, с какими атомами связаны эти атомы другими валентностями. Так, водородный атом, связанный с кислородом или азотом, будет более способен к образованию водородной связи, если атомы кислорода или азота другой своей валентностью связаны с более электроотрицательным элементом. Даже водородный атом, связанный с углеродом, может приобрести способность образовывать водородную связь, если остальные валентности углерода насыщаются сильно электроотрицательными атомами или соответствующими атомными группами (например, хлороформ и пентахлорэтан). [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] Вернуться к основной статье