Водородные связи теплота образования

Образование при помоши водородных связей каркасной кристаллической структуры льда (рис. 14-18) приводит к тому, что лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода при температуре плавления. В процессе плавления льда эта каркасная структура частично разрушается, и жидкая вода оказывается более плотной, чем лед. Теплота плавления льда составляет всего 5,9 кДж моль хотя энергия его водородных связей оценивается в 20 к Дж моль . Это указывает, что при плавлении льда разрушается [c.620]

Многие физические свойства веществ с водородной связью выпадают из общего хода их изменения в ряду аналогов. Так, летучесть ассоциированных жидкостей аномально мала, а вязкость, диэлектрическая постоянная, теплота парообразования, температура кипения аномально повышены. На рис. 68 представлена зависимость температур плавления и кипения в ряду Н2О—НгЗ—НгЗе—НгТе от молекулярной массы соединений. В рассматриваемом ряду с ростом молекулярной массы обе характеристики закономерно увеличиваются. Резкое отличие свойств воды от свойств ее аналогов обусловлено увеличением средней молекулярной массы агрегатов (Н20) за счет ассоциации молекул Н2О вследствие образования водородных связей. Если бы вода не была ассоциированной жидкостью, она имела бы температуру плавления не [c.140]

Установить наличие водородной связи можно различными способами, в том числе измерением дипольных моментов, по особенностям растворимости, понижению температуры замерзания, теплотам смешения, но наиболее важный способ основан на том влиянии, которое оказывает водородная связь на вид инфракрасных [9] и других спектров. Частоты колебаний в ИК-спектре таких групп, как О—Н и С = О, значительно сдвигаются, если эти группы участвуют в образовании водородной связи. При этом всегда наблюдается сдвиг полос поглощения в область более низких частот для обеих групп А—Н и В, причем для первых этот сдвиг более значителен. Например, свободная группа ОН в спиртах и фенолах поглощает в области от 3590 до 3650 см если же эта группа участвует в образовании водородной связи, полоса поглощения смещается на 50—100 см и расположена в области от 3500 до 3600 см [10]. Во многих случаях в разбавленных растворах только часть ОН-групп участвует в образовании водородных связей, а часть находится в свободном состоянии, тогда в спектрах наблюдается два пика. С помощью инфракрасной спектроскопии можно различить меж- и внутримолекулярные водородные связи, поскольку первые дают более интенсивный пик при повышении концентрации. Для определения водородных связей используются и другие виды спектроскопии КР-, электронная, ЯМР-сиектроскопия [11, 12]. Поскольку при образовании водородной связи протон быстро переходит от одного атома к другому, ЯМР-спектрометр записывает усредненный сигнал. Водородную связь определяют обычно по смещению химического сдвига в более слабое поле. Водородная связь меняется в зависимости от температуры и концентрации, поэтому сравнение спектров, записанных в разных условиях, служит для определения наличия водородной связи и измерения ее прочности. Как и в ИК-спектрах, в спектрах ЯМР можно различить меж- и внутримолекулярные водородные связи, так как последняя не зависит от концентрации. [c.115]

Теплота адсорбции метанола в первом случае из-за образования водородных связей с кислородными комплексами на поверхности сажи велика. Благодаря кислотному характеру этих комплексов теплота адсорбции метанола вначале выше теплоты его конденсации и, постепенно уменьш аясь с ростом заполнения поверхности, приближается к теплоте конденсации сверху. Такая зависимость теплоты адсорбции от заполнения поверхности типична для неоднородной поверхности. В отличие от этого на ГТС, не содержа щей кислородных поверхностных соединений, теплота адсорбции метанола гораздо меньше теплоты конденсации и при увеличении заполнения поверхности постепенно возрастает вследствие ассоциации молекул спирта с образованием межмолекулярных водородных связей адсорбат — адсорбат и приближается к теплоте конденсации снизу. [c.16]

С полярностью молекул NH3 связана легкость его сжижения (за счет притяжения разноименно заряженных частей соседних молекул). По этой же причине аммиак имеет высокую теплоту парообразования — 23,37 кДж/моль. Жидкий аммиак, подобно воде, хороший растворитель ионных соединений. Молекулы в жидком аммиаке ассоциированы за счет образования водородных связей. [c.121]

В табл. 18-1 сравниваются теплоты и энтропии испарения ряда распространенных жидкостей. Прежде всего можно заметить, что энтропии испарения всех жидкостей приблизительно одинаковы. Неупорядоченность, вносимая в систему из 6,022 -10 молекул, находящихся в тесном контакте в жидкости, когда их разъединяют при образовании пара из жидкости, сравнительно мало зависит от природы этих молекул. Это обобщение известно под названием правила Трутона, по имени ученого, который установил его эмпирически в XIX в. Наиболее высокие молярные энтропии испарения, превышающие молярные энтропии других веществ на 10-20 энтр. ед., имеют метанол, этанол и вода. Повышенные энтропии испарения этих веществ объясняются тем, что их полярные молекулы удерживаются в жидкости друг возле друга силами диполь-дипольного взаимодействия и водородными связями. Повышенная степень упорядоченности жидкости означает, что для образования из нее газа требуется внести несколько большую неупорядоченность. Поскольку для разъединения взаимодействующих молекул такой жидкости требуется больше энергии, теплота ис- [c.123]

Для объяснения причин различий экспериментальных и рассчитанных по энергиям связи теплот полимеризации проведен ряд исследований. Их результаты показывают, что этими причинами являются 1) стабилизация электронов в мономере или полимере функциональными группами 2) стерические на- пряжения при полимеризации циклических мономеров 3) образование связей между молекулами мономера или полимера (типа водородных) и сольватация. Наибольшее значение имеет влияние заместителей, вызывающее стабилизацию электронов. [c.261]

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]

При адсорбции на адсорбентах, содержащих на поверхности гидроксильные группы, возникает ассоциация молекул адсорбата, вызванная образованием водородной связи. В этом случае общая энергия взаимодействия адсорбата с адсорбентом увеличивается. В результате теплота адсорбции веществ, образующих водородную связь с адсорбентом, оказывается больше теплоты адсорбции веществ, сходных по геометрической форме и близких по величине энергии дисперсионного притяжения, но не образующих водородной связи. [c.107]

При образовании водородной связи энергия взаимодействия адсорбтива с адсорбентом довольно велика, и поэтому теплота, выделяющаяся при такой адсорбции, обычно значительно больше теплоты адсорбции веществ, сходных по геометрической форме и размеру молекул, но не образующих водородной связи. [c.88]

Энергетическая ненасыщенность поверхностных молекул глинистых частичек обусловливает интенсивное притяжение молекул дисперсионной среды. Образование мономолекулярного слоя сопровождается выделением основного количества теплоты, и только ее небольшая часть приходится на последующие слои. Такой слой на поверхности глинистых частичек возникает благодаря прочной водородной связи, но не исключается и наличие полислоев. Однако только вода мономолекулярного слоя, по-видимому, имеет измененные свойства и удерживается особенно прочно. Вода полимолекулярных слоев мало отличается от обычной несвязанной, хотя на физико-химические свойства системы глина — вода и она оказывает значительное влияние. [c.103]

Существует большое многообразие форм адсорбции, переходных между физической адсорбцией и хемосорбцией. Широко распространенным видом такого переходного взаимодействия является образование водородной связи при адсорбции. Водородная связь возникает на адсорбентах, содержащих на поверхности гидроксильные группы (силикагель, алюмогель, природные сорбенты) при адсорбции веществ, склонных к ее образованию (вода, аммиак, спирты, амины). Адсорбция за счет водородной связи является пограничной мелсду физической адсорбцией и хемосорбцией, ее теплота составляет 20—40 кДж/моль. [c.213]

Особенно велика роль водородной связи в структуре льда и воды. Малая плотность льда связана с малым числом соседей у атома кислорода (4 атома водорода). Это оказывается все же выгодным благодаря выигрышу энергии при образовании водородных связей. Приблизительно 3/4 теплоты сублимации льда обязано водородным связям. [c.493]

Кристаллы твердого фтористого водорода слагаются из зигзагообразных цепей РН РН РН , образованных при посредстве водородных связей. Расстояние (РР) в таких цепях —2,49 А, а угол зигзага — 120 . Теплота плавления твердого НР (т, пл. - 83° С, плотность 1,6 г/см ) составляет 0,9 ккал/моль, что близко к значению для льда (IV 3 доп, 29). Для жидкого фтористого водорода наиболее вероятно одновременное существование и цепей, и колец из молекул НР, [c.247]

В лекциях 9—11 была дана количественная интерпретация на основе молекулярно-статистической теории адсорбции и полуэмпирической теории межмолекулярных взаимодействий адсорбат — адсорбент термодинамических характеристик адсорбции при нулевом заполнении поверхности. Перейдем теперь к большим заполнениям поверхности, при которых проявляются также и межмолекулярные взаимодействия адсорбат — адсорбат, т. е. к интерпретации изотермы адсорбции и состояния адсорбированного вещества при малых п средних заполнениях, ограничиваясь адсорбцией на однородной поверхности инертного адсорбента. Адсорбция различных адсорбатов даже на однородной плоской поверхности графитированной термической сажи (см. лекции 1, 7—10) зависит от природы адсорбата и адсорбента, характера межмолекулярных взаимодействий адсорбат — адсорбент и адсорбат — адсорбат. На рис. 12.1 сопоставлены зависимости дифференциальной теплоты адсорбции д от адсорбции Г, а на рис. 12.2 — соответствующие изотермы адсорбции паров воды, этанола, бензола и н-пентана на поверхности ГТС при комнатной температуре (см. также рис. 1.4, 1.5, 7.4, 7.6, 8.8, 8.9). Межмолекулярное взаимодействие с ГТС неспецифическое, поэтому способность молекул воды, этанола и бензола к специфическим межмолекулярным взаимодействиям, в частности к образованию водородных связей, при взаимодействии с ГТС не реализуется. [c.222]

Для веществ, между молекулами которых образуются водородные связи, характерны более высокие температуры плавления и кипения, большие теплоты испарения, чем для веществ с близкой молекулярной массой, но без специфических взаимодействий. Диэлектрическая проницаемость выше, чем у неассоциированных жидкостей с близкими дипольными моментами молекул. Образование водородных связей проявляется в спектральных характеристиках системы, сопровождаясь сдвигом в сторону длинных волн и уширением полос поглощения группы X — Н в ИК-спектрах и спектрах комбинационного рассеяния, появлением новых частот, обусловленных колебаниями входящих в ассоциат молекул относительно друг друга. [c.124]

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]

Противоположное влияние иа скорость реакции должна оказывать сольватация исходных веществ. При этом потенциальная энергия исходных веществ понижается на величину теплоты сольватации ДЯ, а энергия активации повышается. Сольватация или образование водородной связи могут влиять и па избирательность гидрирования. [c.101]

Приведенный рисунок дает основание утверждать, что теплота, наблюдаемая при смачивании, образуется исключительно благодаря а-фазной воде. Адсорбция б-фазной воды приводит к разрушению двух водородных связей и образованию двух новых связей — по одной для каждой молекулы связанной воды. Следовательно, в конечном итоге должен быть получен нулевой результат. Спикмэн установил, что такое предположение полностью отвечает действительности. Отношение а-фазной воды к теплоте, образующейся при смачивании шерсти, является во всех случаях линейным. [c.219]

Значение кислородсодержащих реакционных групп в углях чрезвычайно велико, так как они во многом определяют их свойства, в том числе и свойства поверхности, которые в суммарном виде могут выражаться в теплоте смачивания, выделяющейся при образовании водородных связей. Теплота смачивания углей катагенетического рпда имеет одинаковую направленность в изменении с энергией водородных связей, которые образуются кислородсодержащими реакционными группами угля и гидроксильной группсгй смачивающей жидкости С=О...НО. Водородные связи, образуемые разными группами с л -танолом СНзОН, имеют следующие энергии, кДж/моль СООН 33,3 [c.116]

Следовательно, измеряя инкремент А 7н энергии (шш, точнее, теплоты) активации вязкого течения системы, содержащей водородные связи, и системы, в которой при прочих равных условиях они отсутствуют (гомополимер) или лнквццированы (добавлением к растворителю диметилформамида), можно сразу же определить вклад водородных связей в образование упрочненной флуктуационной сетки. Затем, снова прибегая к методу обобщенных координат, мы можем попытаться определить некоторые критические значения обобщенного аргумента х Рт . [c.116]

Термодинамические характеристики водородной связи . Энтальпия образования комплексов с Н-связью может быть оп-реде.чена непосредственно путем калориметрического титрования 29, 1965, т. 39, с. 932]. При отсутствии взаимодействия компонентов между количеством выделяющейся теплоты р и ко.чи-чеством добавленного второго компонента и.меется прямо.чи-нейная зависимость. Если же образуется комплекс, то при построении графика в координатах Q — на пря.мой имеется перелом, на основании положения которого можно рассчитать энергию образования комплекса и определить соотношение компонентов в нем. [c.125]

Положительная поляризация атомов водорода наблюдается в его многочисленных соединениях, являющихся ковалентными при обычных условиях это газы (НС1, НзЫ), жидкости (НаО, НР, НМОз), твердые вещества (Н3РО4, Н2310з). Свойства этих соединений сильно зависят от природы элемента, с которым непосредственно связан водород. В частности, для соединений, содержащих связи Р—Н, О—Н и N—Н, особо характерна водородная связь. Вследствие этого НР, НаО и НзМ проявляют аномально высокие температуры плавления и кипения по сравнению с однотипными бинарными соединениями водорода, образованными остальными элементами данной группы (рис. 156). Аналогичный ход кривых наблюдается и в величинах теплот испарения этих соединений. [c.292]

Различают физическую адсорбцию, происходящую за счет дисперсионных (ван-дер-ваальсовых) взаимодействий молек ул адсор-бата с адсорбентом, образования водородных связей и других сил электростатического характера, и химическую адсорбцию (хемосорбцию), происходящую за счет образования химических связей между адсорбатом и адсорбентом. Для физической адсорбции характерны теплоты адсорбции -2 -5 кДж/моль, для химической адсорбции значения теплот обычно превышают 10 кДж/моль. Химическая адсорбция может сопровождаться диссоциацией молекул адсорбата и другими его химическими превращениями. [c.281]

Наличие свободных (/-орбиталей в атоме SI делает возможным донорно-акцепторное взаимодействие его с атомами, имеюишми неподеленные электронные пары с энергией, близкой к энергии электроноа в атоме кремния. Донорно-акцепторное взаимодействие значительно упрочняет связь с атомами таких элементов и приводит к образованию пространственных структ> р - кристаллических решеток, состоящих из атомов, прочно свя <анных молярными кона-лентными связями. Сказанное можно подтвердить сопоставлением теплот образования AHf (кДж/моль) водородных и кислородных соединений углерода и кремния (водород в отличие от кислорода не имеет неподеленных электронных пар) [c.376]

Водородная связь играет большую роль и в процессах растворения, так как растворимость зависит и от способности вещества давать водородные связи с растворителем. При этом часто образуются продукты их взаимодействия — сольваты. В качестве примера можно указать на растворение спиртов в воде. Этот процесс сопровождается выделением теплоты и уменьшением объема, т. е. признаками, свидетельствующими об образовании соединений. В подобных случаях нельзя говорить об образовании сольватов за счет электростатического притяжения ионами дипольных молекул растворителя, так как речь идет о растворении неионизирующихся соединений. Отсутствием влияния водородной связи можно объяснить и те сЛучаи, когда полярные соединения не растворимы в воде. Так, полярный иодистый этил хорошо растворяет неполярный нафталин, а сам не растворяется в таком полярном растворителе, как вода. [c.236]

Для небольших по размерам молекул воды, обладающих значительным электрическим моментом диполя и способностью к образованию водородных связей, зависимость q от весьма сложна. Для разных цеолитов и разных их катионных форм эти зависимости неодинаковы. На рис. 2.14 они представлены для цеолита типа X со щелочными катионами. В случае цеолита LiNaX с наибольшим содержанием ионов лития начальная теплота адсорбции воды весьма велика (gi i90 кДж/моль), однако с ростом [c.41]

На рис. 2.15 волнообразная зависимость q от га для адсорбции воды цеолитом KNaX сопоставлена с зависимостью от га средней молярной теплоемкости адсорбированной воды Ст- Теплоемкость особенно чувствительна к фазовым и молекулярным переходам в адсорбате. Из рисунка видно, что наиболее высокой начальной теплоте адсорбции соответствует низкая теплоемкость. Далее спадам на кривой q соответствуют максимумы на кривой Ст- Это показывает, что вблизи соответствующих значений га при нагревании происходит эндотермический распад части ассоциатов, образованных молекулами воды вначале с цеолитом, а затем и друг с другом, так как теплота диссоциации вносит свой вклад в теплоемкость адсорбированной воды. Приведенные на рис. 2.14 и 2.15 данные указывают на то, что различия зависимостей q от для цеолитов X с разными щелочными катионами и o oeenHO H кривых q и С, для цеолита KNaX связаны с тем, что при адсорбции воды чаряду с межмолекулярным взаимодействием адсорбат—адсорбент происходит сильное межмолекулярное взаимодействие адсорбат— адсорбат с образованием структурированной водородными связями сетки из молекул воды. [c.41]

Таким образом, зависимость термодинамических величин q и Ст от л и рассмотренные ИК спектры указывают на начальную фиксацию кислорода молекулы воды на катионах и связывание с ионами кислорода решетки цеолита одного водорода этой молекулы (высокая теплота адсорбции, низкая теплоемкость и узкая полоса валентных колебаний другой свободной группы ОН молекулы воды). Затем идет фиксация молекул воды между катионами К" , что обуславливается располол<ением, концентрацией и гидрофобным характером этих больш-их катионов (см. рис. 2.9). Когда эти возможности исчерпаны, теплота адсорбции падает, а теплоемкость возрастает в соответствии с разрывом при нагревании водородных связей в некоторой части образованных при адсорбции воды ассоциатов. Дальнейший рост q и падение Ст обусловлены, в основном, образованием водородно-связанной сетки ассоциатов воды, фиксированной на поверхностях полостей этого цеолита. Когда образование этих ассоциатов завершено, q снова падает, а Ст растет. Наконец, перестройка сетки ассоциатов при заполнении центральных частей полостей цеолита ведет снова к росту q (уже небольшому) и падению Ст до величины, довольно близкой к теплоемкости жидкой воды. Изменения в инфракрасном спектре при адсорбции воды цеолитом KNaX подтверждают, что с ростом происходит поочередное усиление и ослабление водородной связи. Для цеолита NaX этого не наблюдается. [c.44]

Смедения полосы поглощения валентных колебаний свободных силанольных групп поверхности аэросила Л-Уон увеличиваются сим-батно с увеличением разности теплот адсорбции органических оснований В на гидроксилированной и дегидроксилированной поверхности (А ) по мере увеличения энергии водородной связи 81—ОН. .. В. В случае особенно сильных оснований образование водородной связи может завершиться переходом протона сила-нольной гр уппы поверхности на основание с образованием иона. Этот переход облегчается при возникновении с данной группой 81—ОН внутримолекулярной водородной связи по ее кислороду со стороны соседней силанольной группы (см. табл. 3.2 и раздел 3.6). [c.69]

Индукционное влияние отрицательных гидроксильных групп усиливает склонность атомов водорода к образованию водородных мостиков. Поэтому удельные объемы удерживания спиртовых и фенольных соединений в значительной степени определяются теплотой образования водородных связей. Особая селективность для таких анализируемых веществ проявляется, например, в том, что на диглицерине метиловый спирт выходит значительно позднее, чем кипящий при температуре на 35° выше игреш-бутиловый спирт, и даже позже этилового спирта. Но неподвижные фазы этой группы пригодны для селективного разделения земещенных фенолов, гомологов пиридина и даже стереоизомерных метилциклогексанолов. [c.199]

Газы, способные сами образовывать водородные связи с молекулами воды при внедрении в квазиклатратную полость, образуют водородные связи с молекулами воды, обрамляющими полость, и квазиклат-ратная полость из-за этого разрушается. При этом общий результат внедрения газа будет неотличим от внедрения газа в квазикристаллическую полость. Теплота растворения газа, способного к образованию водородных связей, при низких температурах обычно меньше теплоты растворения неполярных газов. Это объясняется тем, что несмотря на образование водородных связей газ — вода, одновременно разрушаются эффективные водородные связи молекул воды друг с другом. Эго с качественной точки зрения объясняет то, что растворение в воде газов, образующих с ней водородные связи, сопровождается при низких температурах меньшим тепловым эффектом-, чем растворение неполярных газов. [c.162]

Для физической абсорбции характерна относительно малая растворимость газа- (при малых давлениях). Однако в ряде случаев растворимость может быть весьма велика. Так, растворимость ацетилена в органических растворителях вследствие образования водородных связей даже при атмосферном давлении мЬжет достигать 20—30 м /м , а растворимость аммиака — 100—200 объем/объем. Теплоты растворения газов в таких случаях могут составлять 29,3— 33,5 кДж/моль (7—8 ккал/моль). [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология