Свойства соединений с водородной связью

Наличие водородных связей оказывает существенное влияние на физические свойства соединений. Водородные связи обусловливают ассоциацию воды и спиртов, а следовательно, и аномально высокие точки их кипения. Способность спиртов, аминов, карбоновых кислот растворяться в воде вызвана образованием водородных связей с молекулами воды. [c.104]

Для объяснения свойств воды Франком и Веном [60] было выдвинуто предположение, что образование и разрыв водородных связей зависит не только от свойств отдельных молекул, а является кооперативнЫ(м эффектом. Если две молекулы воды соединены водородной связью, то третьей молекуле легче присоединиться к этой паре, чем, к другой мономерной молекуле (см. разд. 1.3.1). При дальнейшем течении этого процесса образуется полимерный ассоциат (кластер). В соответствии с частично ковалентным характером водородной связи пары электронов Ь-оболочки атома кислорода сильнее. локализованы в случае образования. каркаса из молекул воды, соединенных водородными связями, и приближенно тетраэдрическая яр -гибридизация сильнее выражена в этом случае, чем для свободных молекул. Таким образом, связанные молекулы воды в большей степени способны образовывать водородные связи, чем мономерные. Это свойство является стабилизирующим фактором при образовании. кластеров. [c.58]

Катализатор вступает в химическое взаимодействие с одним или обоими реагирующими веществами, образуя при этом промежуточное соединение (АХ) и входя в состав активированного комплекса. После каждого элементарного химического акта он регенерируется и может вступать во взаимодействие с новыми молекулами реагентов. Таким образом, катализатор направляет химическую реакцию по принципиально новому пути, который отличается от некаталитического числом и природой промежуточных соединений, составом и строением переходного комплекса. Природа сил, вызывающих взаимодействие катализатора и реагентов, та же, что и для обычных химических соединений. Это прежде всего ковалентная связь, донорно-акцеп-торное и кулоновское взаимодействие, водородная связь. Для возникновения химической связи требуется определенное соответствие молекулярных орбиталей реагирующих молекул и катализатора до энергии и симметрии, поэтому катализаторы обладают свойством ус- [c.617]

Водородная связь (обозначается тремя точками) по своему характеру в основном является электростатической Энергия водородной связи значительно ниже энергии ковалентной связи (примерно 4—33 кДж/моль), тем не менее она в значительной мере определяет как химические, так и физические свойства соединений Водородная связь может оказаться достаточно прочной для существования независимых частиц в растворе, например, катиона оксония (НдО" ) Более слабые водородные связи приводят к образованию ассоциированных систем Наличием водородных связей в таких соединениях объясняется уменьшение летучести, увеличение вязкости и изменение других физических свойств Эти явления наблюдаются во многих чистых жидкостях, например в аммиаке, воде, фтороводороде, первичных и вторичных аминах, спиртах, фенолах, минеральных и органических кислотах Так, температуры плавления и кипения воды и муравьиной кислоты значительно выше, чем соответствующие константы для диэтилового эфира, в то время как их молекулярная масса даже несколько ниже [c.37]

Атом водорода в полученном димере связан с двумя атомами фтора одной ковалентной связью и одной водородной связью. Энергия водородной связи составляет 8—40 кДж/моль, т. е. обычно больше энергии межмолекулярного взаимодействия, но значительно меньше энергии ковалентной связи. Водородная связь имеет весьма широкое распространение. Она встречается в неорганических и органических соединениях. Водородная связь иногда определяет структуру вещества и заметно влияет на физико-химические свойства. Важную роль играет водородная связь в процессах кристаллизации и растворения веществ, образования кристаллогидратов, ассоциации молекул и др. Водородная связь обусловливает отклонение свойств некоторых соединений от свойств их атомов. Примером полимерных ассоциатов может служить фторид водорода [c.68]

Характерной особенностью межмолекулярных водородных связей является их направленность три атома Л, Н и 5, участвующие в образовании водородной связи, расположены на одной прямой. При этом расстояние Л — Н...В для различных веществ составляет 2,5— —2,8 А. Посредством водородных связей молекулы объединяются в димеры и полимеры. Такая ассоциация молекул приводит к повышению температуры плавления и кипения, увеличению теплоты парообразования, изменению растворяющей способности. Водородные связи обусловливают аномально высокую диэлектрическую проницаемость воды и спиртов по сравнению с диэлектрическими свойствами других жидкостей, молекулы которых имеют дипольные моменты того же порядка взаимную ориентацию молекул в жидкостях и кристаллах параллельное расположение полипептидных цепочек в структуре белка поперечные связи в полимерах и в двойной спирали молекулы ДНК. Благодаря своей незначительной прочности водородная связь играет большую роль во многих биологических процессах. Характерно, что молекулы, соединенные водородными связями, сохраняют свою индивидуальность в твердых телах, жидкостях и газах. В то же время они могут вращаться, переходить таким путем на одного устойчивого положения в другое. Кроме водорода промежуточным атомом, соединяющим два различных атома, может служить дейтерий, который, как водород, расположен на линии А П...В. При такой замене водорода на дейтерий энергия связи возрастает до нескольких десятков джоулей на 1 моль. [c.133]

Долгое время считалось, что водородная связь имеет чисто электростатическую природу, в связи с чем не могли объяснить. многие ее свойства. Н. Д. Соколов [3, 4] впервые высказал идею об электронной делокализации при образовании водородной связи, положив в основу донорно-акцепторный механизм, Это позволило понять ряд фактов, необъяснимых с точки зрения электростатических представлений. В частности, был получен удовлетворительный ответ на вопрос, почему во многих случаях энергия комплексов, соединенных водородной связью, зависит в большей степени от потенциалов ионизации фрагментов комплекса, чем от их дипольных моментов. [c.19]

Какие свойства твердого, жидкого и газообразного фтористого водорода объясняются наличием в этом соединении водородной связи [c.271]

Водородная связь (обозначается тремя точками) по своему характеру в основном является электростатической. Энергия водородной связи значительно ниже энергии ковалентной связи (примерно 1—8 ккалЬюль), тем не менее она играет значительную роль в определении как химических, так и физических свойств соединений. Водородная связь МО кет оказаться достаточно прочной для существования независимых частиц в растворе, например катиона оксония (НзО)+. Более слабые водородные связи приводят к образованию ассоциированных систем. Наличием водородных связей в таких соединениях объясняется уменьшение летучести, увеличение вязкости и изменение других физ-ических свойств. Эти явления наблюдаются во многих чистых жидкостях, например в амлшаке, воде, фтористом водороде, первичных и [c.29]

Теория образования комплексов молекул, соединенных водородными связями, и теория заполнения структурных пустот не исключают друг друга. Действительно, оба эти эффекта проявляются одновременно и приводят к изменению свойств водно-спиртовых растворов. Вряд ли можно предположить, что молекулы спирта не образуют водородных связей с соседними молекулами воды или не влияют на характер водородных связей между этими молекулами. [c.137]

Все перечисленные свойства s-PHK свидетельствуют о сравнительной устойчивости вторичной структуры, включающей два комплементарных тяжа, соединенных водородными связями между аденином и урацилом и между гуанином и цитозином. Спиральное строение молекулы подтверждается данными рентгеноструктурного анализа [71, 72]. [c.58]

Следует отметить, что в докладе недостаточно отражены многие существенно важные факторы, влияющие на строение и свойства органических соединений,— водородные связи, строение свободных радикалов, проблема реакционной способности, влияние среды и т. д. Однако основные положения доклада пам кажутся приемлемыми. Они в основном правильно отражают современное состояние теории строения органических соединений и намечают пути ее дальнейшего развития. Развитые в докладе положения подтверждаются полученными пами экспериментальными материалами и используются для решения чисто практических задач. [c.278]

Обычно же энергия водородной связи лежит в пределах 5— 25 кДж/моль, т. е. она больше энергии межмолекулярного взаимодействия, но значительно меньще энергии ковалентной связи. Водородная связь имеет весьма щирокое распространение. Она встречается в неорганических и органических соединениях. Водородная связь иногда определяет структуру вещества и заметно влияет на физико-химические свойства. Важную роль играет водородная связь в процессах кристаллизации и растворения веществ, образования кристаллогидратов, ассоциации молекул и др. Примером полимерных ассоциатов может служить фторид водорода [c.59]

Межмолекулярные водородные связи могут образовываться между молекулами одного и того же вещества и разных веществ, а также между молекулами ПАВ и растворителя [217]. В результате такого взаимодействия изменяются важнейшие физико-химические свойства исходных соединений увеличивается молекулярная масса в зависимости от разбавления и типа разбавителя, образуются ассоциаты с аномалией температур плавления и кипения, может измениться растворимость ПАВ. [c.204]

Многие наиболее важные свойства воды обусловлены водородными связями. Наличие водородных связей во льду и в жидкой воде определяет неожиданно высокие температуры плавления и кипения воды по сравнению с другими водородными соединениями элементов группы VI периодической системы-НгЗ, НзЗе и НзТе. Аналогичные аномалии, вызванные теми же причинами, обнаруживают жидкий аммиак и фтористый водород (рис. 14-19). Однако в аммиаке водородная связь выражена менее сильно, [c.619]

На практике выделение -парафинов может проводиться как в результате сорбции измельченным твердым карбамидом, обычно применяемым в виде суспензии в растворителе, так и путем смешения нефтепродукта с гомогенны. раствором карбамида, в результате чего из смеси выделяется белый сметанообразный осадок, после фильтрования и сушки превращающийся в кристаллическое вещество. Кристаллы комплекса обладают гексагональной структурой, в которой молекулы карбамида располагаются спиралеобразно и связываются за счет водородных связей между атомами кислорода и азота смежных молекул, повернутых друг относительно друга на 120° и образующих круглый в сечении канал. Важнейшая особенность структуры комплексов — строго фиксированный диаметр этого канала, лежащий в пределах (5-=-6)-10" мкм. Внутри канала легко могут располагаться линейные молекулы парафина (эффективный диаметр молекулы (3,8- -4,2)-10 мкм] и практически не размещаются молекулы разветвленных парафинов, ароматических углеводородов (эффективный диаметр молекулы около 6- 10 мкм) и т. д. Этим свойством карбамидный комплекс напоминает цеолит. По другим признакам аддукт близок к химическим соединениям. Так, карбамид реагирует с углеводородами в постоянном для каждого вещества мольном соотношении, медленно возрастающем с увеличением длины цепочки, причем для различных гомологических рядов эти соотношения также несколько отличаются. Величины мольных соотношений, хотя и представляющие собой дробные числа (табл, 5.23), напоминают стехио-метрические коэффициенты в уравнении закона действующих масс. С возрастанием длины цепочки увеличивается и теплота образования аддукта. Эго, в частности, проявляется в том, что высшие гомологи вытесняют более низкие 1.3 -аддукта. [c.315]

Каждое вещество в данном растворителе и при данных условиях характеризуется определенной степенью ионизации. Степенью ионизации вещества в растворе называется отношение числа молей ионизированного вещества к оби ему числу молей растворенного. Степешз ионизации в основном определяется электронно-донорными и электронно-акцепторными свойствами растворенного вещества и растворителя. Для многих соединений наиболее сильно ионизирующими растворителями являются вода, жидкие аммиак и фторид водорода. Эти соединения состоят из дипольных молекул и склонны к донорно-акцепторному взаимодействию и образованию водородной связи. Например, НС1 хорошо ионизируется в воде, что связано с превращением водородной связи Н2О. .. H I в донорно-акцепторную [Н гО—Н]+ [c.128]

Для хроматографии молекул на основании их химического и геометрического строения и возможных изменений конформации весьма важно создание на поверхности адсорбентов рецепторных мест фиксации, способных проявлять различные виды межмолекулярных взаимодействий, (табл. 1.1). В лекции 1 показано, что для разделения множества структурных изомеров достаточно применить неспецифические атомарные адсорбенты с плоской поверхностью. В лекции 2 приведены примеры хроматографии близких по геометрии полярных молещул при дополнительном воздействии на такие молекулы электростатического поля ионных адсорбентов. Б лекциях 3 и 4 рассмотрено использование образования между молекулами и поверхностными соединениями водородных связей. В лекции 4 показано также, что адсорбенту можно придать электроноакцепторные свойства путем отложения на его поверхности адсорбционных слоев модифицирующих веществ, обладающих этими свойствами. Это улучшает разделение электронодонорных молекул. Однако адсорбционные модифицир ующие слои часто оказываются недостаточно термически стойкими для использования в газовой хроматографии при высоких температурах или нестойкими к воздействию растворителей (элюентов) в жидкостной хроматографии. Поэтому весьма важно использовать для связи модифицирующего вещества с поверхностью адсорбента также и более прочные химические связи. При этом надо стремиться достичь геометрического и химического соответствия поверхностных соединений и тех или [c.89]

Геометрическое подобие льда I и воды положено в основу модели, предложенной Самойловым [2], объяснявшим аномалии свойств воды прогрессирующим с ростом температуры заполнением пустот тетраэдрической структуры льда молекулами разрушающегося и при этом все более искажающегося каркаса. Полинг [5] предположил, что вода имеет клатратную структуру, наблюдаемую у газовых гидратов. В такой модели центральная молекула окружена каркасом из молекул воды, образующих пятиугольные додекаэдры. Маленков и Самойлов [4] показали, что льдоподобная и клатратная структуры энергетически близки, но первые более предпочтительны при низких температурах. При 30—60° С не исключена возможность перехода тетраэдрического льдоподобного каркаса в додэкадрические структуры клатратного типа, что может быть связано с тепловыми аномалиями, проявляющимися в свойствах воды при температурах около 30—40° С [4]. Определенный интерес представляет кластерная модель Френка и Вина (развита впоследствии Намети и Шерага), не предусматривающая существования определенной квазикри-сталлической структуры, а лишь произвольные образования из соединенных водородными связями молекул воды. Приведенные [c.11]

В то же время, как видно из данных табл. 52 и 53, следует разграничивать свойства внутримолекулярных водородных связей в шести- и пятичленных циклах. В последнем случае [соединения типа (IX)] наличие прочной внутримолекулярной водородной связи не сопряжено со столь существенными электронными перераспределениями, как в соединениях (VIII) с шестичленньгми циклами водородных связей. [c.224]

Вклад дисперсионной энергии в энергию водородной связи был вычислен с помощью формул типа формул Лондона (см. [23, 362]). Он был определен и на основании термодинамических свойств молекул, не соединенных водородными связями, Нолингом [276], Тафтом и Сислером [342] и Сеарси [319]. Оба метода дают приблизительно одинаковую величину этого энергетического вклада, равную примерно 1,5 ккал/моль водородных связей. Энергия отталкивания не известна с такой точностью. Как отмечалось [66], величины энергии делокализации и энергии отталкивания, вычисленные с помощью данной модели, внутренне связаны друг с другом, поскольку делокализация, характеризующаяся миграцией электронного заряда от атома кислорода к соседней молекуле воды, также будет приводить к отталкиванию между делокализованным зарядом и электронами соседней молекулы. [c.151]

Ав. с = 0,09 нри 0°С, чтобы получить соответствие с данными о диэлектрических свойствах, и определили температурную зависимость Ав. с (см. рис. 4.11), основываясь на термодинамических соображениях. Приняв значение энергии, необходимой для разрыва водородной связи, равным 4,5 ккал/моль, эти авторы вычислили мольную долю каждого из пяти типов молекул в смеси как функцию температуры. Исходя из тетраэдральной структуры молекул с четырьмя водородными связями, которые имеют три координационные оболочки нри 0°С и одну координационную оболочку в критической точке, они нашли, что величина g для этого типа молекул уменьшается от 2,81 нри 0° С до 2,34 при 370°С. Параметр был взят равным единице для молекул, не имеющих водородных связей. Для остальных типов молекул он был определен интерполяцией. Авторы предположнлн, что т = = 2,45Д при 0°С для молекул с четырьмя связями и уменьшается с повышением температуры. Для молекул, не соединенных водородными связями, они выбрали т = 1,88Д и интерполировали его, чтобы найти значения т для других типов молекул. Когда полученные значения т и g, умноженные на их относительные мольные доли, подставляют в уравнение Кирквуда, достигается очень хорошее соответствие с экспериментальными результатами (рис. 4.17). [c.195]

Существует также модель Марчи и Эйринга [44], в которой вода рассматривается кэк смесь двух типов молекул, находящихся в различных состояниях и совершающих постоянный обмен местами. Тажим образом, рассматривая систему в течение достаточно большого промежутка времени, можно заметить, что в среднем все молекулы воды обладают одинаковыми свойствами, но в каждый данный момент существуют молекулы воды, находящиеся в различных состояниях. Если сделать мгновенный снимок структуры воды, то можно будет наблюдать смесь молекул, которые связаны по-разному. Одна из компонент жидкой структуры состоит из молекул, расположенных в тетраэдрической симметрии и соединенных водородными связями — она называется льдоподобной компонентой. Однако Марчи и Эйринг считают, что такое определение вовсе не означает, что пространственное расположение молекул в этой компоненте действительно соответствует структуре льда. Имеется только в виду, что все частицы связаны водородными связями со своими соседями, до некоторой степени упорядоченно расположены одна относительно другой и не могут вращаться. Вторая компонента состоит из свободно вращающихся мономерных молекул. Они плотнее упакованы и имеют большую энтропию, чем молекулы льдоподобной компоненты. Вторая компонента характеризуется более рыхлой упаковкой молекул вследствие их тетраэдриче- [c.50]

К уменьшению частоты v N, а введение акцепторов электронов повышает частоту. Значения относительной интенсивности также меняются в обратном порядке, так что п-нитронроизводное соединение теперь характеризуется наименьшей интенсивностью полосы, тогда как интенсивность полосы п-метоксипроизводного оказывается выше. Эта инверсия в поведении частот и интенсивностей полос служит надежным доказательством того, что при условии обсуждения только замещения углеродными заместителями, для которых эффекты, обусловленные изменениями силовых постоянных, остаются практически неизменными, возможно рассматривать изменения частот и интенсивностей полос нитрилов и изонитрилов с точки зрения химических свойств соединений. Поскольку связь N изонитрилов характеризуется значительной степенью полярности, то эти соединения проявляют донорно-акцепторные свойства, которые были исследованы Коттоном [66]. Очень интересной особенностью проявления полярности этой связи служит способность бензилизоцианида образовывать водородную связь с фенил-ацетиленом [67]. Это единственный известный пример водородной связи СН. .. С. [c.85]

Химические свойства. Фосфорная кислота и ее кристаллогид- структура безводной орто-раты содержат тетраэдрические фосфорной кислоты, группы РО4, соединенные водородными связями (рис. 5). Эта [c.21]

Водородная связь. Еще в XIX веке было замечено, что соединения, в которых атом водорода непосредственно связан с атомами фтора, кислорода и азота, обладают рядом аномальных свойств. Это проявляется, например, в значениях температур плавления и кипения подобных соединений. Обычно в ряду однотипных соединений элементов данной подгруппы температуры плавления и кипения с увеличением атомной массы элемента возрастают, Это объясняется усилением взанмиога притяжения молекул, чтб связано с увеличением размеров атомов и с ростом дисперсионного взаимодействия между ними (см. 48). Так, в ряду H I—НВг—HI температуры плавления равны, соответственно, [c.154]

Растворимость объясняется взаимным притяжением молекул растворителя и растворяемого вещества [2, з]. (Свойства растворов определяются в основном их межмо-лекулярным взаимодействием, относите.гьными размерами, формой молекул компонентов и их стремлением к смешению, что сопровождается ростом энтропии. Притяжение между молекулами органических соединений создается силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями. [c.164]

Большая часть полярных атомных групп на поверхности белков и нуклеиновых кислот расположена близко друг к другу, так что молекула воды в гидратной оболочке может связываться с поверхностью двумя водородными связями [138— 140]. Поэтому хорошей моделью для изучения свойств воды полярной поверхности биополимеров могут служить полифунк-циональные низкомолекулярные соединения со сближенными полярными группами, такие, например, как сахара, аминокислоты и др. [c.54]

Если водород соединен с сильно электроотрицательным элементом, ои может образовать еще одну дополнительную бО(9оро<Зную связь, правда, значительно менее прочную, чем обычная валентная связь. Способность атома водорода связывать в ряде случаев два атома Впервые была установлена в 80-х годах прошлого столети М. А. Ильинским и Н. Н. Бекетовым. Хотя энергия водородной связи мала (8—40 кДж/моль), эту связь следует считать разновидностью ковалентной, так как она обладает свойствами направленности и насыщаемости. [c.131]

Выше указывалось, что нет никаких причин считать воду соверн1енно исключительным веществом среди других химических соединений. Однако один из ионов, входящий в состав воды,— ион водорода — может быть выделен среди всех остальных это единственный ион, не имеющий электронных оболочек. Протон примерно в 10 ООО раз меньше остальных ионов. Он обладает целым рядом совершенно особых свойств — исключительной подвижностью, способностью глубоко внедряться в электронные оболочки других ионов и молекул, осуществлять химическую связь (водородная связь) и т. д. [c.242]

Вследствие полярности молекул вода проявляет высокую активность при различных химических взаимодействиях, является хорошим растворителем для электролитов, которые в воде подвергаются диссоциации. Молекулы воды отличаются способностью к образованию водородных связей, что оказывает влияние па взаимодействие воды с другими веществами и на свойства водных растворов. Молекулы воды способны к образованию допорно-акцеп-горных связей, в которых они являются донорами неподеленных электронных пар ь ислородного атома. Все это обусловливает высокую реакционную и растворяющую снособность воды. В воде растворимы очень многие вещества. При этом часто молекулы (или ионы) растворяемых веществ образуют соединения с молекулами воды. Это явление называется гидратацией. Молекулы воды взаимодействуют также с поверхностью ионных кристаллов. [c.170]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология