Водородная связь гидридов

Рис. 15.1. Зависимость температур кипения гидридов от их молекулярного веса. Влияние водородной связи на температуру кипения.

Особенности жидкой воды как растворителя зависят от строения ее молекул. Структуры льда и воды в значительной степени определяются водородными связями. В жидком состоянии вода ассоциирована в большей степени, чем другие гидриды, например, аммиак, фторово-дород, сероводород. Жидкая вода имеет квазикристаллическую структуру. Каждая молекула воды окружена четырьмя другими молекулами, располагающимися по вершинам тетраэдра. Ядра кислорода находятся в центрах этих тетраэдров. Расстояния между ближайшими молекулами 2,76 А. Образование водородных связей объясняет аномальные свойства воды. [c.38]

Наличие водородных связей в веществе вызывает появление ряда характерных свойств. Прежде всего ассоциация молекул ведет к повышению температур плавления и кипения по сравнению со значениями, ожидаемыми из хода соответствующих величин для однотипных соединений. Это видно из сравнения температур кипения бинарных гидридов элементов главных подгрупп IV—VII групп (рис. В.4). Ход зависимости температур кипения гидридов элементов четвертой группы показывает, что у них водородных связей не образуется. [c.354]

Водородные связи между молекулами воды объясняют аномалию в температурах кипения гидридов. Так, у гидридов элементов 6-й группы от НоТе к НгЗ температура кипения понижается, и только у НзО она резко повышена благодаря ассоциации ее молекул через Н-связи. Аналогичную аномалию проявляет МНд в пятой и НР в седьмой группе элементов. [c.139]

Способность к образованию водородной связи, проявляемая сильно электроотрицательными элементами (Р, О, Ы), мало характерна их аналогам из третьего периода (. ..,. ..,. ..). Как видно из табл. 4.18, гидриды элементов второго периода значительно менее. .., а следовательно, содержат более. .. связи. [c.248]

В Н-связи водородный мостик может связывать не любые два атома. Наиболее ярко выражена эта способность у атомов сильно электроотрицательных элементов — Р, О и N. значительно слабее у хлора и серы. В некоторых случаях водородная связь образуется с участием связи С—Н. Между гидридами элементов второго периода НР, НаО, К Нз, которые являются сильно полярными молекулами, а также атомными группами (—ОН,—КНа,—N1-1—00— и т. и.), содержащими водород, существует взаимодействие, оказывающее значительное влияние на свойства образующихся структур. [c.127]

Ковалентный характер связи металл — водород вполне отчетливо обнаруживается у гидридов бериллия и магния. Это твердые вещества и тоже хорошие восстановители, но они менее прочны по отношению к нагреванию, чем гидрид лития, и, по-видимому, в твердом состоянии состоят из полимеризованных молекул гидридов, связанных водородными связями (мостиками водородных связей). [c.291]

В связи с периодическим изменением валентности химических элементов периодически изменяются также формы (состав, строение) и свойства оксидов и водородных соединений (гидридов) химических элементов. Так, например, оксид лития ЫгО, оксид натрия ЫагО, оксид калия К2О сходны не только по составу и строению, но н по свойствам. Все они бурно реагируют с водой с образованием соответствующих оснований, обладающих сильнощелочными свойствами. Однако между этими оксидами имеются и различия. От оксида лития к оксиду калия, т. е. в группе сверху вниз, основные свойства оксидов усиливаются. Например, оксид калия образует сравнительно более сильную щелочь, чем оксид натрия. [c.69]

Межмолекулярные водородные связи в воде объясняют аномалию в температурах кипения гидридов элементов 6-й группы (Н2О, Н З. НзЗе, НзТе). От НгТе к НзЗ температура кипения понижается и только у Н2О она резко повышена благодаря ассоциации ее молекул через Н-связи. Аналогичную аномалию проявляет ННз в пятой и Нр в седьмой группе. Метан такой аномалии не проявляет. Водородная связь обра-.зуется, как правило, у гидридов сильно электроотрицательных элементов фтора, кислорода и азота. Углеводороды ряда метана С Н2 +2 не способны к участию в Н-связях, но когда в производных этого ряда [c.273]

В простых гидридах H3N, Н2О и HF атомы N, О и F намного более электроотрицательны, чем водород, и, кроме того, обладают свободными электронными парами. В результате молекулы этих веществ за счет возникновения водородных связей могут образовывать разновидность свободно связанного полимера, структура которого изображена ниже (водородные связи обозначены пунктирными линиями) [c.175]

Бор В — элемент 2-го периода и родоначальник III группы — резко отличается от остальных элементов этой группы. Это типичный неметалл, химия которого в некотором отношении напоминает химию углерода. Так, он образует два ряда гидридов-гомологов (боранов) В Н +4 и В Н + ( первые более устойчивы, чем вторые. Химия борорганических соединений широко развита. Существование боранов объясняется возникновением достаточно прочных водородных связей у бора (III). [c.152]

Водородные соединения (гидриды) элементов VIA-подгруппы НаЗ получают синтезом из простых веществ (или действием сильных кислот на халькогениды). В водных растворах они проявляют слабые кислотные свойства. Диссоциация гидридов усиливается при переходе от амфотерной воды к теллуроводороду, что прежде всего объясняется увеличением радиусов ионов Э (см. табл. 28). Кроме того, полярные молекулы воды склонны к ассоциации с образованием водородных связей. Летучесть гидридов элементов VIA-подгруппы сильно увеличивается от воды к сероводороду, но снова уменьшается у селеноводорода и теллуроводорода. Относительно более низкая летучесть воды обусловлена опять-таки сильно выраженной ассоциацией ее молекул в жидком состоянии с образованием водородных связей. Прочность [c.372]

Одной из наиболее интересных разновидностей диполь-дипольного взаимодействия является водородная связь. В обычных условиях валентность водорода равна 1, и он способен обобществлять с другими атомами одну электронную пару, образуя самую обычную ковалентную связь кроме того, атом водорода может присоединять электрон, образуя гидрид-ион Н . Однако, будучи связан с каким-либо сильно электроотрицательным атомом, например с фтором, кислородом или азотом, атом водорода приобретает относительно высокий положительный заряд (естественно, не превышающий единицы ). Поскольку этот заряд сосредоточен на чрезвычайно малом атомном остове (представляющем собой в данном случае просто протон), он может сильно приближаться к какому-нибудь другому атому, несущему на себе небольшой отрицательный заряд. Это вызывает образование довольно сильной диполь-дипольной связи, хотя, конечно, она гораздо слабее нормальной ковалентной связи. Возникающее при образовании водородной связи расположение частиц показано на рис 8.20. [c.142]

На рис. 8.22 показано, что при сопоставлении температур плавления гидридов элементов VI группы у воды обнаруживаются аномальные свойства. При наличии приблизительно однотипных сил межмолекулярного взаимодействия температуры плавления веществ возрастают по мере увеличения их молекулярного веса. Это и наблюдается для гидридов трех более тяжелых элементов VI группы. Однако температура плавления воды приблизительно на 200 превышает ожидаемую на основании ее молекулярного веса. Химики с другой планеты, где нет воды, вероятно, должны были бы предположить, что температура плавления воды равна приблизительно -100° С, что на Земле нет озер, рек и океанов и что вода на Земле существует только в газообразном состоянии даже на Северном и Южном полюсах В отличие от воды сероводород, а также НгЗе и НгТе не способны образовывать сильные межмолекулярные связи. Водородные связи значительной прочности обнаруживаются только в веществах, молекулы которых содержат наиболее электроотрицательные элементы, такие, как фтор, кислород и азот. На строение веществ, подобных воде, с высокополярными связями Н — X, например аммиака и фтористого водорода, также оказывают большое влияние водородные связи, и многие свойства таких веществ в твердом и жидком состояниях обусловлены наличием диполь-дипольных взаимодействий между их молекулами. [c.144]

Характерная для ряда летучих гидридов ассоциация их молекул происходит в основном за счет образования водородных связей (IV 3 доп. 3). Связи эти могут быть симметричными (т. е. с центральным положением водорода относительно обоих координированных им атомов) и несимметричными. При прочих равны условиях первые характеризуются значительно меньшей общей длиной (т. е. расстоянием между ядрами координированных атомов) и гораздо больщей энергией, чем вторые. В случае кислородных производных несимметричная водородная связь О—Н--0 (иногда называемая гидроксильной) обычно имеет длину около 275 пм, а симметричная 0 Н- -0 — около 250 пм. Несимметричные водородные связи встречаются гораздо чаще, чем симметричные. Хорошим примером последних может служить связь в ионе HF (VII I доп. 6). [c.478]

Интересно, что косвенные экспериментальные доказательства реальности водородных связей впервые были получены сравнительным анализом некоторых физических свойств летучих гидридов. Хорошо известен факт аномально высоких температур кипения Н2О, HF, NH3 и отчасти НС1 и H2S (рис. 134), который обусловлен ассоциацией их молекул за счет водородных связей с образованием ди-, три- и полимеров в жидкой фазе. Вода, например, имела бы температуру кипения -80, а не +100°С, если бы в жидкой фазе не было водородных связей между молекулами. Аномалия наблюдается при сравнении энтальпий испарения и температур плавления (водородная связь в твердом состоянии) обсуждаемых водородных соединений. [c.298]

БОРОВОДОРОДЫ (гидриды бора, бо-раны) — соединения бора с водородом состава В Н ( 4 (напр., В2Н5) и В,гН д (напр., В4НЮ). Строение Б. остается одной из нерешенных проблем неорганической химии. Считают, что наряду с гомеополярными связями в молекулах Б. важную роль играют водородные связи. [c.46]

Необычные свойства воды, которые были описаны в разд. 9.4, объясняются чрезвычайно сильным взаимным притяжением ее молекул. Это мощное взаимодействие присуще структурам с так называемой водородной связью. Температуры плавления и кипения гидридов некоторых неметаллов приведены на рис. 9.5. В рядах родственных соединений наблюдается их изменение в нормальной последовательности. Кривые, проведенные через точки для НгТе, НгЗе и Нг5, имеют направления, которые и следовало ожидать, однако при их экстраполяции получаются значения для температур плавления льда и кипения воды, приблизительно равные —100 и —80°С. Наблюдаемое же значение температуры плавления льда на 100 °С выше, а температура кипения воды на 180 °С выше, чем можно было бы ожидать, если вода была бы нормальным веществом аналогичные, но несколько меньшие отклонения показывают фтористый водород и аммиак. [c.249]

Водородные связи играют важную роль в формировании кристаллических структур соединений, содержащих наряду с водородом атомы N. О или р, например для гидридов этих элементов, некоторых фторидов, оксокислот и кислых солей. Лед и вода, а также гидраты рассмотрены в гл. 15, а оксокислоты и гидроксиды — в гл. 14. [c.29]

Рис. 9.5. Температуры плавления и кипения гидридов неметаллов на схеме видны аномально высокие значения для фтористого водорода, воды и амгмиака, обусловленные образованием водородной связи.

Гидриды. Уже указывалось на то, что только гидриды азота, кислорода и фтора проявляют признаки наличия водородных связей. Наиболее простые структуры должны образовываться, если каждый атом соединен водородными связями со всеми ближайшими соседями и если все атомы водорода участвуют в образовании этих связей. Тогда в твердом гидриде АН., каждый атом А должен быть окружен 2п соседними ато-ма.мп А, т. е. координационное число А по атомам А должно быть равно б для ЫНз, 4 для НгО и 2 для НР. [c.30]

Если пользоваться окисными катализаторами, как, например, СгаОз [241] или МоОд [242], то вместо алкилметалла, играющего важную роль при образовании активных центров, можно применить гидриды щелочных металлов (МаН, НаВН , ЫВН4, ЫЛ1Н4). Это укладывается в приведенный выше механизм, если в какой-нибудь точке алкильная группа образуется путем внедрения олефина в ме-талло-водородную связь. [c.117]

Гидрид алюминия А1Нз — белый порошок. Это полимерное соединение [его формулу часто записывают (АШз)п], в котором атомы А1 связаны мостиковыми водородными связями, аналогичными связям в бороводородах. Этот полимер состоит из тетраэдрических групп [AIH4], связанных общими ребрами, d[A — Н)=172 пм При 105 °С AIH3 разлагается на А1 и Нг. i [c.339]

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]

Эта повышенная прочность обусловлена двумя главными причинами 1) взаимодействием молекул через водородные связи и 2) углом между свя зями в молекуле воды благодаря хр -гибридизации внешних электронных обо лочек атома кислорода близким к 109,5° (тетраэдрическому углу), в то время как в молекулах остальных гидридов из-за отсутствия гибридизации углы близки к 90°. Благодаря яр -гибридизацпи и тетраэдрическому углу атом кислорода каждой молекулы Н2О в структуре льда связан двумя связями череа заполненные лр -орбитали с атомом водорода двух соседних молекул воды Одновременно каждая молекула воды еще двумя связями своих атомов водорода соединена с двумя другими молекулами воды, В результате коорди национное число кислорода в структуре льда равно четырем и каждая молекула воды окружена четырьмя ближайшими соседями. Все водородные связи между молекулами энергетически равноценны, и кристаллическая структура льда напоминает структуру алмаза, если атом углерода мысленно заменить на [c.29]

Гидриды А1, 1п и Т1 — твердые вещества, для Оа известны также жидкие водородные соединения. Гидрид алюминия (А1Нз)л — полимерное соединение, белый порошок. В этом полимере, как и в бо-роводородах, атомы А1 связаны мостиковыми водородными связями. [c.275]

Ряд необычных структур, таких, как НР и димер уксусной кислоты в газовой фазе (рис. 14.11), служат доказательством образования водородных связей. Необычно высокая константа кислотной диссоциации салициловой (орто-оксибензойной) кислоты по сравнению с мета- и яара-нзомерами также свидетельствует об образовании водородной связи. Водородная связь образуется тогда, когда протон поделен между двумя электроотрицательными атомами, такими, как Р, О или Ы, которые находятся на соответствующем расстоянии друг от друга. Протон водородной связи притягивается отрицательным зарядом высокой плотности электроотрицательных атомов. Фтор образует очень сильные водородные связи, кислород — более слабые, а азот — еще более слабые. Необычные свойства воды обусловлены в значительной степени водородными связями, включающими четыре неподе-ленные пары электронов на кислороде (разд. 11.6). Лед имеет тетрагональную структуру, причем каждый атом кислорода связан с четырьмя атомами водорода. В этом случае водородные связи образуются вдоль оси каждой неподеленной пары электронов в жидкой воде их существование ответственно за высокую температуру кипения по сравнению с температурой кипения гидридов других элементов той же подгруппы периодической таблицы (—62° С для НгЗ, —42° С для НгЗе, —4° С для НгТе). При испарении воды водородные связи разрываются, [c.445]

Сравнение различных свойств (температуры плавления и кипения, тепловые эффекты испарения) гидридов элементов IV—VII групп периодической системы показывает, что гидриды элементов второго периода (HF, Н2О, NH3) занимают особое положение по сравнению с другими однотипными соединениями врядах НР—H l-HBr-HI, НгО-НгЗ-НгЗе-НаТе, NH3-PH3-—АзНз—ЗЬНз. Анализ указанных данных показывает, что полная энергия межмолекулярного взаимодействия выше, чем определяемая через сумму ориентационного, индукционного и дисперсионного взаимодействий. Все это свидетельствовало о существовании еще одной своеобразной формы связи — связи через водородный атом, называемый водородной связью. [c.127]

Полимерные и двойные гидриды. Полимерные гидриды образуются за счет водородных связей, главным образом, у элементов подгрупп цинка и алюминия и у -элемента — бериллия. Состав этих соединений можно выразить следующими формулами (МеНз) и (МеНз) . Эти соединения — белые вещества, разлагающиеся при нагревании на водород и металл. [c.97]

В периодической системе элементов Д. И. Менделеева водород занимает первое место. Особенности строения атома водорода позволяют формально рассматривать его как аналог галогенов. Для водорода характерны реакции, в которых он отдает электрон с образованием иона Н, а также присоединяет электрон с образованием гидрид-иона Н ". Самым распространенным соединением водорода является вода. Ее молекула гюстроена по кова-лентно-полярному типу связи, имеет угловую форму с валентным углом 104,5°. Молекулы воды образуют ассоциации благодаря водородным связям. Из химических свойств воды наибольшую практическую значимость имеют процессы гидратации и гидролиза. Активные металлы восстанавливают из воды водород, а галогены окисляют кислород. [c.164]

Высокую температуру кипения этих трех гидридов можно объяснить существованием какого-то типа межмолекулярных сил, отсутствующих у других простых гидридов. Известно также немало примеров органических веществ с неожиданно высокой температурой кипения, и ббльшая часть из них содержит в составе своих молекул ОН- или NH-гpyппы. Поскольку явление ограничивается соединениями, содержащими водородные атомы в специфическом молекулярном окружении, эти межмолекулярные силы назвали водородные связи . [c.174]

Водород в соединениях с неметаллами поляризован положительно. Поскольку он сам является неметаллом, эти соединения сравнительно малонолярны. Даже соединения с галогенами, например НО, представляют собой почти идеально ковалентную молекулу . Если допустить образование положительного иона водорода при взаимодействии с сильно электроотрицательными элементами (что мало вероятно из-за большого потенциала ионизации), образующиеся соединения должны быть малополярными в результате исключительно высокого поляризующего действия Н +. Таким образом, соединения водорода со степенью окисления +1 — малополярные ковалентные вещества. Они летучи по той простой причине, что между ковалентными молекулами действуют слабые ван-дер-ваальсовы силы или водородная связь. Прочность межатомных связей и термическая устойчивость летучих гидридов зависят в первую очередь от [c.102]

Водород в соединениях с неметаллами поляризован положительно. Поскольку он сам является неметаллом, эти соединения сравнительно малополярны. Даже соединения с галогенами, например НС1, представляют собой почти идеально ковалентную молекулу. Если допустить образование положительного иона водорода при взаимодействии с сильно электроотрицательными элементами (что маловероятно из-за большого потенциала ионизации), образующиеся соединения должны быть малополярными в результате исключительно высокого по [яризу-ющего действия Н. Таким образом, соединения водорода со степенью окисления +1 — малополярные ковалентные вещества. Они летучи по той простой причине, что между молекулами действуют слабые ван-дер-ваальсовы силы или водородная связь. Прочность межатомных связей и термическая устойчивость летучих гидридов зависят в первую очередь от ОЭО и размера атома второго элемента, с которым связан водород. Как видно из рис. 133, внутри группы прочность связей Н—Э уменьшается сверху вниз. В этом же направлении возрастает атомный размер второго элемента и уменьшается его ОЭО. Оба фактора действуют в направлении уменьшения прочности связи Н—Э. За небольшими исключениями внутри периода с ростом порядкового номера Э прочность связи Н—Э возрастает из-за увеличения ОЭО и уменьшения размера Э. Если же взять два элемента с одинаковой ОЭО, более тяжелый образует менее устойчивый летучий гидрид. Так, например, устойчивость метана выше, чем сероводорода, хотя углерод и сера характеризуются одинако- Рис. 133. Энергия связи в летучих водо-ВОЙ ОЭО. родных соединениях [c.297]

В. в обычном состоянии при низких т-рах мало активен, без нагревания реагирует лишь с Fj и на свету с lj. С неметаллами В. взаимод. активнее, чем с металлами. С кислородом реагирует практически необратимо, образуя воду с выделением 285,75 МДж/моль тепла в присут. катализаторов (Pt, Pd, Ni) эта р-ция идет достаточно быстро при 80-130 °С. С азотом в присут. катализатора при повышенных т-рах и давлениях В. образует аммиак, с галогенами-галогеноводороды, с халькогенами-гидриды HjS (выше 600 °С), HjSe (выще 530 °С) и HjTe (выше 730 °С). С углеродом В. реагирует только при высоких т-рах, образуя углеводороды. Практич. значение имеют р-ции В. с СО, при к-рых в зависимости от условий и катализатора образуются метанол или (и) др. соединения. Со щелочными и щел.-зем. металлами, элементами П1, IV, V и VI гр. периодич. системы, а также с интерметаллич. соед. В. образует гидриды. В. восстанавливает оксиды и галогениды мн. металлов до металлов, ненасыщ. углеводороды-до насыщенных (см. Гидрирование). В. легко отдает свой электрон, в р-ре отрывается в виде протона от многих соед., обусловливая их кислотные св-ва. В водных р-рах Н образует с молекулой воды ион гидроксония Н3О. Входя в состав молекул различных соед., В. склонен образовывать со многими электроотрицат. элементами (F, О, N, С, В, С1, S, Р) водородную связь. [c.401]

Во всех агрегатных состояниях присутствуют одни и те же молекулярные формы этих гидридов. Как правило (исключая гидриды наиболее электроотрицательных элементов), в кристаллическом состоянии между этими молекулами действуют лишь слабые ваидерваальсовы взаимодепствия. При обсуждении водородной связи мы рассмотрим кристаллические структуры NH3, ОН2 и FH. Многие короткоживущие гидридные частицы были обнаружены спектроскопическими методами в последнее время строение некоторых радикалов было исслсдозапо в матрицах ири низких температурах (например, плоский СМ ., пирамидальные SiHa и ОеНз). Многие из неметаллов помимо указанных выше простых молекулярных гидридов образуют более сложные гидриды Мл-Н . Данные о наиболее важных из них включены в последующие главы, посвященные структурной химии соответствующих элементов. [c.8]

Водородная связь может существенно влиять на физические свойства соединений. На рис. 240 графически изображена зависимость температур плавления некоторых гидридов от состава. Из рисунка видно, что только три соединения резко выпадают из общей закономерности. Это соединения водорода с наиболее электроотрицательными элементами кислородом, азотом и фтором. Объяснени этому следует искать в образовании водородных связей. [c.210]

С водородом бор непосредственно не реагирует, однако известно большое число соединений с общей формулой В Н . Простейший член этого ряда ВНд - боран - существует только выше 100 °С в равновесии с другими, более сложными гидридами. При стандартных условиях ему соответствует димер - диборан ВзНе (рис. 25.2). В молекуле диборана два атома водорода расположены между атомами бора и участвуют в трехцентровых взаимодействиях В—Н—В, возникающих в результате перекрывания двух р -гибридных орбиталей двух атомов бора и в-орбитали атома водорода. Как и в случае водородной связи (см. рис. 18.1), из трех АО возникает три МО - связывающая, разрыхляющая и несвязывающая. В диборане существуют две такие системы связи В1—Н1—В2 и В1—На—Вз. В каждой из них участвуют два электрона - по одному от каждого атома бора и еще по одному от каждого из двух мостиковых атомов водорода. Оба электрона располагаются на самой низкой связывающей орбитали, а две другие МО остаются незанятыми. Кроме того, каждый атом бора образует еще две нормальные двухцентровые двухэлектронные связи. Трехцентровая связь менее прочна, чем нормальные связи, и диборан при нагревании диссоциирует [c.316]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология