ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Другие виды связи из "Физика и химия твердого состояния" Выше были рассмотрены основные (идеализированные) виды связей. В реальных веществах они редко встречаются в чистом ви де. Как правило, у большинства химических соединений вид связи носит промежуточный характер и только в большей или меньшей степени приближается к одному из идеализированных видов. [c.52] Водородная связь. Связи атома водорода с наиболее электроотрицательными атомами Р, О, N частично имеют ионный характер. Поэтому молекулы НР, НаО и ЫНз обладают постоянными дипольными моментами. Между такими молекулами возможно значительное дипольное взаимодействие с образованием ассоциаций между ними, а при соответствующих температурах — и образование кристаллов. На рис. 20 схематически показано образование межмолекулярных Водородных связей между молекулами Н2О. Кратчайшие расстояния между соседними молекулами, показанные на рис. 20 пунктиром и изображающие межмолекулярные водородные связи, зависят от взаимной ориентации молекул. [c.52] Как видим, водородная связь не является пятым видом связи. Она является частным случаем межмолекулярной связи. Для описания ее могут быть использованы уже известные нам понятия и термины. Однако некоторые особенности этой связи (см. ниже) позволяют рассматривать ее отдельно. [c.52] Характерные особенности структуры водородной связи являются следствием исчезающе малого размера иона Н ,- благодаря чему координационное число его в структуре равно двум, так как непосредственно рядом с ним могут находиться только два иона, Теоретически водородная связь была рассмотрена впервые Паул-лингом в 1931 г. [16]. [c.53] Энергия водородной связи варьирует в достаточнр широких пределах — от 5 до 10 ккал/моль, соответственно варьируют и межатомные расстояния. Так, расстояния между двумя атомами кислорода, связанные водородной связью, могут меняться от 2,54 А в КН2РО4 до 2,7 А в структуре льда. [c.53] Водородная связь имеет важное значение. Она, определяет необычайные свойства сегнетоэлектриков, воды и др. [c.53] Еще более важна ее роль во многих биологических процессах, так как водородные связи благодаря их незначительной прочности легче возникают и рвутся. Установлено, что определенные конфигурации полипептидных цепей в протеинах удерживаются прочно благодаря водородным связям они же обусловливают поперечные связи в двойных спиралях нуклеиновых кислот, что играет большую роль в механизме наследственности. [c.53] Координационная связь. В случае ойычной ковалентной связи каждый атом, как мы видели выше, предоставляет для ее образования по одному электрону. В результате возникает пара электронов с противоположной ориентацией спинов, которая движется в поле обоих ядер. [c.54] В общем случае не обязательно, чтобы два электрона, образующие ковалентную связь, первоначально принадлежали двум атомам. Так, например, два бесцветных газа — аммиак (МНз) и трехфтористый бор (ВРз) — реагируют с образованием твердого белого вещества состава МНз-ВРз. Бор в валентном состоянии имеет свободную 2р-орбиталь (см. рис, 14), тогда как атом N обладает неподеленной 25-парой электронов. При взаимодействии двух молекул и образовании комплекса ЫНз В Рз эта неподеленная пара используется для образования связи В—N. Такая связь называется донорно-акцепторной или координационной связью [17]. [c.54] Координационная связь является причиной образования многих мостиковых соединений. Так, в димере А12С1в (рис. 23) каждый из мостиковых атомов хлора удален от атомов алюминия на одинаковое расстояние. Это доказывает полную равноценность мостиковых соединений, хотя, как видно из рис. 23, одна из них имеет ковалентное, а другая — координационное происхождение. [c.54] борин ВНз, в котором, казалось бы, насыщены все три валентности бора, легко димеризуется в диборан ВаНв с выделением 28 ккал. о объясняется тем, что свободная орбиталь атома бора в одной молекуле ВНз является акцептором электронной пары связи В—Н из другой молекулы ВН3. Поскольку взаимодействие симметрично, в образующемся димере две группы ВНа лежат в одной плоскости, а между ними в перпендикулярной плоскости расположены два атома, водорода, играющие роль мостиков Здесь каждый мостиковый атом водорода образует с двумя атомами бора двухэлектронную трехцентровую орбиталь, которая энергетически выгоднее двухэлектронной двухцентровой связи В—Н на 14 ккал. Эта делокализация определяется волновыми свойствами электронов и согласуется с принципом Паули. [c.55] Комплекс может иметь как положительный, так и отрицательный заряд. Он может быть и нейтральным. В этом случае структура будет молекулярной. [c.56] Комплексные соединения прежде всего различают по числу комплексов, приходящихся на одну фюрмальную единицу. Например соединения Ка lPt lв], [Pt (МНз)С121 характеризуются наличием одного комплекса в формульной единице, а соединение [Ре(СН)в][Со(НгО)в]-двумя. Известны также аналогичные соединения стремя комплексами и т. д. [c.56] Классифицируют комплексные соединения обычно по типу комплекса, т. е. по его координационному числу I, которое может изменяться от 2 до 8, и форме комплекса. [c.56] Наиболее распространенными являются координационное число 6 и координационный многогранный октаэдр. Например, в структуре Ка [Р С1в ] в комплексном ионе по трем взаимно перпендикулярным направлениям от атома платины расположены шесть атомов хлора (рис. 24). Это показывает, что никакой разницы между главной и побочной валентностями нет. В водном растворе это вещество диссоциирует на три иона 2К и [Р1С1в] . Это может служить подтверждением того, что связь между Р1 и С1 в комплексе ковалентная, а между [РЮв] и К ионная. [c.56] Разнообразие комплексных соединений необычайно от нашатыря (ЫН4С1) до сложнейших физиологически важных веществ — витамина В 1а, хлорофилла зеленых листьев и гемоглобина крови. [c.56] При теоретическом рассмотрении комплексных соединений предпочтение отдают методу молекулярных орбиталей, учитывая расщепление й (или /)-уровней центрального атома в электростатическом поле лигандов лишь как дополнительный эффект, связанный с возникновением на атомах небольших эффективных зарядов. [c.56] Вернуться к основной статье