Особые свойства атома водорода и молекулы водорода

Наличие неподеленных пар электронов у кислорода и смещение обобществленных электронных пар от атомов водорода к атому кислорода обусловливает образование водородных связей между кислородом и водородом. Водородные связи обусловливают ассоциацию молекул воды в жидком состоянии и некоторые ее аномальные свойства, в частности, высокие температуры плавления и парообразования, высокую диэлектрическую проницаемость, максимальную плотность при 4°С, а также особую структуру льда. В кристаллах льда молекула воды образует четыре водородные связи с соседними молекулами, что приводит к возникновению тетраэдрической кристаллической структуры. Расположение молекул в таком кристалле отличается от плотной упаковки молекул, в решетке много свободных мест, поэтому лед имеет относительно невысокую плотность. [c.83]

Этот элемент в периодической системе занимает особое место. Атом водорода—простейший из атомов. Молекула водорода Нг — самая простая из электрических нейтральных молекул. Она состоит из двух протонов и двух электронов. Для водорода более отчетливо, чем во многих других случаях, проявляется связь между состоянием атомных ядер в молекулах и свойствами вещества. [c.216]

Возможность образования водородной связи является результатом особых свойств атома водорода, а именно — наличия у него одного единственного электрона. Если облако отрицательного заряда электрона сильно смещается к другому атому (что происходит, когда водород соединен ковалентной связью с сильно электроотрицательным элементом), то остается мало закрытый электронным облаком протон — частица с единичным зарядом и очень малым радиусом. Это создает возможность для донорно-акцепторного взаимодействия между протоном и неподеленной электронной парой сильно электроотрицательных элементов, таких как фтор, кислород, азот, входящих в состав другой молекулы. [c.128]

Водородная связь — особый вид межмолекулярного взаимодействия, обусловленный особыми свойствами атома водорода. Она возникает в тех случаях, когда водородный атом в молекуле наиболее полно отдает свой электрон другому атому, с которым он связан, приобретая при этом как бы повышенный положительный заряд. Это обычно наблюдается, когда атом водорода связан с электроотрицательными элементами (галогены, кислород и некоторые другие). В таком состоянии водород может образовывать дополнительную связь с электроотрицательным атомом соседней молекулы, благодаря чему молекулы соединяются с образованием димеров, тримеров и т. д. линейного и циклического строения [c.60]

Вопросы для самопроверки 1. Какие силы межмолекулярного взаимодействия называются дисперсионными, ориентационными, индукционными 2. В каких случаях имеет место донорно-акцеп-торное взаимодействие Какой атом является донором, а какой акцептором при образовании соединения ВРз-НР 3. В чем заключаются особые свойства иона водорода 4. Что такое водородная связь и в каких случаях она возникает Виды водородной связи. 5. Как влияет водородная связь на свойства соединений Как водородная связь объясняет строение молекулы фторида водорода, а также строение воды и льда [c.18]

Особое положение одного атома водорода подтверждается химическими свойствами спирта. Например, при взаимодействии его с натрием из каждой молекулы спирта вытесняется только один атом водорода [c.222]

Обычно говорят, что две молекулы, донор В - Н и акцептор А, образуют водородную связь, когда имеются свидетельства того, что в образовании ассоциата между ними особую роль играет атом водорода донора. Выявить наличие водородных связей в тех системах, где их образование в принципе возможно, помогают спектроскопические методы. Например, этот процесс сопровождается сдвигом инфракрасных полос и полос спектров комбинационного рассеяния. Еще один прямой физический метод, которым можно воспользоваться для обнаружения водородных связей, — протонный магнитный резонанс (см. гл. 9). Вместе с тем подтверждение существования тесных межмолекулярных ассоциатов можно получить путем сравнения обычных макроскопических свойств — таких, как температура замерзания и кипения чистых жидкостей, а также теплоты парообразования. В табл. 5.4 приведены температуры плавления и кипения для нескольких веществ, молекулы которых имеют близкие размеры. [c.257]

Казалось бы, теперь о молекулах воды известно все, и их можно укладывать, как костяшки домино. Однако у отдельно взятой молекулы воды есть качество, которое проявляется только в присутствии других молекул способность образовывать водородные мостики между атомами кислорода двух оказавшихся рядом молекул, так что атом водорода располагается на отрезке, соединяющем атомы кислорода. Свойство образовывать такие мостики обусловлено наличием особого взаимодействия между молекулами, в котором существенную роль играет атом водорода. Это взаимодействие называется водородной- связью и обозначается О—Н...0 (Н-связь). [c.97]

Среди видов молекулярного взаимодействия особое положение занимает водородная связь. Водородный атом может образовать только одну ковалентную связь, но свойства некоторых соединений показывают, что существует специфическое межмолекулярное взаимодействие между молекулами, содержащими водород, и молекулами с атомами Р, О, М, С1, 5. Благодаря этому взаимодействию молекулы находятся в ассоциированном, тесно связанном друг с другом состоянии, а энергия взаимодействия по порядку величины приближается к энергии [c.38]

При особом рассмотрении водорода нельзя не обратить внимания на его исключительное сходство с галогенами. Несмотря на некоторые различия, он обладает рядом характерных, общих с галогенами свойств. Так же как и галогены, он является неметаллом и, так же как и последние, в элементарном состоянии образует двухатомные молекулы. В этих молекулах, как в случае галогенов, так и в случае водорода, атомы связаны простой связью. Работа, необходимая для разложения молекул на атомы, постепенно убывает в ряду Н—С1—Вг—Р—I. Так же как галогены, водород может выступать в качестве электроотрицательного иона, т. е. водород аналогично галогенам обладает сродством к электрону. Последнее означает, что в случае присоединения одного электрона к нейтральному атому Н, выделяется энергия. Так же как водород, галогены в соединениях, где они отрицательно заряжены, исключительно одновалентны. Соединения водорода с металлами, в которых водород является электроотрицательной составной частью по строению и характеру связи, соответствуют аналогичным соединениям галогенов. По своему строению эти вещества подобны солям, и поэтому водород в полном смысле слова можно считать солеобразователем . Точно также и работа, которая должна быть затрачена, чтобы получить положительно заряженный водород, т. е. атом водорода с отщепленным электроном, является отнюдь не меньшей, чем у галогенов (за исключением фтора). В этом можно убедиться, сравнив ионизационные потенциалы (см. стр. 140). [c.42]

Теория строения в органической химии возникла и развивалась на основе представления о тетраэдрическом строении углеродного атома. Она получила мощный стимул для своего развития в электронной теории валентности, основные положения которой рассматривались в гл. 5. Теперь можно выражать строение большого числа органических соединений с помощью простых схем, описывающих связи-, они легко могут быть преобразованы в трехмерные модели, отвечающие разнообразию молекулярных свойств. Однако существует большое число соединений, для которых обычная структурная теория не-дает исчерпывающего описания, поскольку используемые структуры не отражают в достаточной мере действительного строения молекул. В ряду таких соединений особое место занимают ароматические углеводороды, или арены, и в частности бензол СбНб, который заслуживает наибольшего внимания. Несмотря на то что эти соединения напоминают полиены в том отношении, что они содержат меньше 2п 2) п атомов водорода на атом углерода, их химическая устойчивость приближается к устойчивости алканов. [c.207]

Особым типом взаимодействия, занимаю-Рис. 11. Схема образова- щим промежуточное положение между хими-ния водородной связи. ческим и нехимическим, является взаимодействие атомов, приводящее к образованию водородной связи. Ато1М водорода имеет значительно меньший объем по сравнению -с другими атомами, поэтому его ядро может на очень короткое расстояние приблизиться к атомам, связанным ковалентной связью. Если при этом атом водорода химически связан с каким-либо электроотрицательным атомом, то при сближении двух молекул до расстояния, на котором становится возможным. переход протона, последний притягивается к обоим атомам сближенных мо- лекул (рис. 11). Такая форма связывания двух атомов разных молекул через водород называется водородной связью. Энергия водородной связи больше энергии ориентационного или дисперсионного взаимодействия. Водородную связь способны образовывать группы —ОН. —СООН, —1 Н—СО— и др. Наличием водородных связей между молекулами обусловлена ассоциация молекул. как в жидком, так и в парообразном состоянии, увеличение вязкости жидкостей и ряд других свойств веществ. [c.86]

N112011, менее основные (более кислотные) свойства, чем у аммиака. Среди названных соединений особое место занимает гидроксиламин МН ОН. Его можно рассматривать и как производное воды, в которой один атом водорода замещен более отрицательной группой Однако такой подход предполагает ослабление основных свойств по сравнению со свойствами воды, что противоречит наблюдаемым фактам, так как в водном растворе гидроксиламин ведет себя как основание, образуя ион N113011+. Константа основной диссоциации гидроксиламина = 2,5 10 . Такое поведение объясняется тем, что атом азота в молекуле Г Н ОН является более сильным акцептором протонов, чем атом кислорода. Доминирующие свойства атома азота и определяют характер всей молекулы. [c.211]

Некоторые нуклеофильные агенты, содержащие в определенном положении по отношению к нуклеофильному центру кислотную группу, обладают особой реакционной способностью. Это их свойство объясняют часто внутримолекулярным общекислотным катализом. В неводных растворителях именно такое содействие приводит в ряде случаев к значительному ускорению реакции (при отсутствии внутримолекулярного катализа эти реакции протекают лишь при наличии специального катализатора или при сольватации третьей молекулой). Однако в водном растворе молекулы воды, по-видимому, эффективно сольватируют молекулы субстрата за счет водородных связей еще до реакции, и поэтому известно мало систем, для которых можно показать, что кислотная группа нуклеофила действительно вытесняет молекулу воды и выполняет роль катализатора. Многие из предполагаемых механизмов подобного рода, якобы происходящих в водном растворе, не выдержали тщательной проверки. Еще большее число таких систем пока подробно не анализировали. В тех случаях, когда предполагают наличие внутримолекулярного катализа под действием протонодонорных групп (например, с участием гидроксильной группы), целесообразно изучить реакционную способность родственных соединений, в которых кислотный атом водорода замещен алкильной группой, а также соединений, у которых кислотная группа размещена в таком положении, откуда она может оказывать лишь полярное влияние как заместитель, но не может участвовать в реакции в качестве внутримолекулярного катализатора. [c.89]

Ясно, что в молекуле аммиака каждый атом обладает устойчивым строением, так как число электронов, окружающих атом азота, равно 8, а у каждого из атомов водорода их имеется по 2 (устойчивая гелиевая оболочка). В молекуле аммиака находятся три пары электронов, одинаково принадлежащих азоту и водороду. Оба элемента принимают равное участие в образовании этой связи азот отдает три электрона, а каждый из атвмов водорода по одному. Из схемы видно, что атом азота в молекуле аммиака имеет одну свободную пару электронов. Далее мы увидим, что соединения, подобные NHз и НгО, имеют особые свойства вследствие того, что в молекулах их находится одна или не- [c.21]

Метан (химическая формула СН4) - простейший представитель ряда метановых углеводородов (алканов) с обидей формулой , Y 2n+2 состояпдий из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Строение молекулы метана можно представить в виде тетраэдра, в центре которого находится атом углерода, а по углам - четыре атома водорода. Тетраэдрическое строение молекулы метана обусловлено 8р-гибридизацией углеродного атома. Расстояние между атомами углерода и водорода равно 1,09 А, тетраэдрический валентный угол равен 109°. Главное отличие метана от всех других углеводородов - это наличие только связи С-Н, средняя энергия которой составляет 99,3 ккал/моль, и отсутствие углеродных связей С-С. Энергия отрыва первого атома Н еш е выше (104,0 ккал/моль). Отношение числа водородных атомов к углероду в метане составляет 4, в этане - 3, в пропане - 2,66, а в высокомолекулярных парафиновых углеводородах приближается к двум, т.е. метан является самым восстановленным из всех углеводородов. Его нахождение в недрах в восстановительной среде так же закономерно, как углекислого газа в окислительных условиях. Исключительное положение метана в земной коре и повсеместное его распространение можно объяснить еш е и тем, что по сравнению со всеми остальными углеводородами он обладает минимальным уровнем свободной энергии (-12,14 ккал/моль), минимальными значениями энтальпии (теплосодержания, -17,89 ккал/моль) и теплоемкости при постоянном давлении (8,536 ккал/моль град), а также максимумом энтропии (44,50 ед. энтропии). Эти свойства в сочетании с очень низким значением критической температуры (-82,4°С) и высоким значением критического давления (4,58 МПа) (табл. 1.1) ставят метан в особое положение среди остальных углеводородов [1. [c.5]