Другие кристаллы с водородными связями

Аналогично вюртциту построены кристаллы льда. Если заменить атомы цинка и серы в вюртците молекулами воды, то получим структуру льда. Фрагмент этой структуры показан на рис. 1.80. Каждая молекула НаО в кристалле льда соединена водородными связями с четырьмя другими молекулами. Водородные связи молекул имеют тетраэдрическую направленность, обусловленную тетраэдрическим расположением 5р -гибридных орбиталей [c.160]

Водородная связь слабее, чем связь в ионных кристаллах, и сильнее, чем межмолекулярное взаимодействие в молекулярных кристаллах, состоящих из неполярных и малополярных молекул. Замечено, что образование водородной связи укрепляет структуру молекулярных кристаллов, например твердых органических соединений с амидными и карбоксильными группами. В ионных кристаллах водородная связь, наоборот, ослабляет структуру, удаляя ионы в решетке друг от друга, как в кристаллогидратах [40]. [c.183]

Водородные связи амфотерных гидроокисей можно разделить на три типа. Первый тин характеризуется чередованием мостиков О—Н- - -О промежуточной длины (2.7—2.8 А) с весьма длинными (>2.8 А). Такого рода связи наблюдаются в координационной решетке гидраргиллита у-А1(0Н)з. Второй тип отличается от предыдущего эквивалентностью смежных мостиков и наличием геометрических условий для коллективных переходов протонов из одной совокупности положений равновесия в другую, альтернативную. Водородные связи этого типа возможны в кристаллах лепидокрокита -РеООН (рис. II.3) и изоструктурного ему бемита у-АЮОН. К третьему тину относятся водородные мостики между [c.19]

Первоначальное предположение о строении молекул этого полимера, при котором все гидроксильные группы расположены по одну сторону углеродной цепи, оказалось несостоятельным [3], и автор [10] нашел, что относительные интенсивности рефлексов могут соответствовать только строению молекулы с беспорядочным расположением гидроксильных групп в левом и правом положениях. Такая структура представлена на рис. 62 пары молекул с гидроксильными группами, расположенными друг против друга, соединены водородными связями, насколько это допускает нерегулярное в стереохими-ческом смысле строение молекулы кроме того, эти пары соединены в слои другими водородными связями. Расстояния между атомами кислорода соседних молекул, соединенных водородными связями (2,8 и 2,9 А), немного больше, чем в кристаллах соответствующего низкомолекулярного соединения (2,7 А), что, возможно, связано с нерегулярностью стереохимического строения в некоторых местах гидроксильная группа имеет слишком много возможностей для образования водородной связи, в других—слишком мало или вообще их не имеет. [c.270]

Рис. 14-18. В кристалле льда каждый атом кислорода связан водородными связями с двумя другими атомами кислорода (с использованием своих атомов водорода) и еще с двумя атомами кислорода (с использованием их атомов водорода). Координация атомов-тетраэдрическая, и структура напоминает кристаллическую структуру алмаза.

Плавление льда сопровождается поглощением теплоты в количестве 1,436 ккал/моль при 0°С. Большая часть ее расходуется на указанный частичный разрыв водородных связей между молекулами воды в кристаллах льда. Плавление льда в отличие от плавления большинства других веществ сопровождается уменьшением объема (лед легче воды и плавает на ней). Это уменьшение объема достигает 10%, т. е. весьма значительно. Все это показывает, что расположение молекул воды в кристаллах льда является Менее плотным, чем в жидкой воде . Увеличение объема воды при ее замерзании означает, что с повышением давления температура замерзания воды должна несколько понижаться. Она понижается до —1°С примерно при 130 атм. [c.166]

Рассмотренные ранее процессы взаимодействия молекул воды с ионами и атомами в кристаллогидратах ( 53) показывают, что эти молекулы могут подобным же образом взаимодействовать и с ионами или атомами, содержащимися в поверхностном слое кристалла или стекла. Взаимодействие может приводить к образованию более или менее прочной донорно-акцепторной связи и водородной связи или ионо-дипольной связи, причем наряду с типичными случаями здесь возможны и переходные формы взаимодействия, когда деление соединений по характеру связи становится условным. Такое взаимодействие, связывая молекулу воды с поверхностью кристалла, вызывает преимущественную ориентацию ее относительно поверхности, способствуя образованию упорядоченного расположения молекул относительно поверхности. Рассмотренное взаимодействие может вместе с тем вызывать дополнительную поляризацию молекул воды, что повышает их способность связывать другие молекулы воды, расположенные дальше от поверхности, увеличивая полярность этих молекул, но уже в меньшей степени. Это в свою очередь усиливает связь с ними следующих молекул воды, ио еще в меньшей степени. [c.379]

Взаимодействие атомов, приводящее к образованию молекул простых и сложных веществ, а также кристаллов, называют химической связью. Взаимодействие атомов многообразно, поэтому многообразны и химические связи, которые часто сводят к нескольким основным типам —ковалентной, ионной, донорно-акцепторной, водородной связи и др. Однако все эти взаимодействия можно описать с позиций единой теории химической связи. Эта теория призвана объяснить, какие силы действуют между атомами, как атомы объединяются в молекулы, что обеспечивает устойчивость образовавшейся сложной частицы (то же относится к кристаллам, жидкостям и другим телам). Теория должна объяснить опытные факты, лежащие в основе клас- [c.50]

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]

Известно, что по своей структуре жидкости занимают промежуточное положение между газами, в которых расположение молекул хаотично, и кристаллами, где частицы находятся на определенных расстояниях друг от друга в узлах кристаллической решетки. В жидкостях сохраняются некоторые элементы упорядоченной структуры. Например, считается, что вода частично сохраняет структуру льда, в котором каждая молекула имеет водородные связи с четырьмя соседними молекулами. [c.179]

Смещение частот колебаний объясняется тем, что в молекулярных кристаллах возникает меж-молекулярное взаимодействие, которое практически отсутствует в газе. И чем оно сильнее, тем существеннее смещение частот. Появление дополнительных частот в спектре кристаллов может быть вызвано расщеплением вырожденных частот понижения локальной симметрии, вследствие взаимодействия колебаний частиц в решетке и по другим причинам. На эти особенности налагается в ряде случаев взаимодействие растворенных веществ с молекулами растворителя (например, за счет возникновения водородных связей), приводящее к смещению полос поглощения и изменению их контура и интенсивности. [c.187]

В кристаллах веществ, молекулы которых состоят из атомов двух видов, может быть различное взаимное расположение атомов. Атомы двух видов могут располагаться совершенно беспорядочно по отношению друг к другу или же строго чередуясь (рис. 4.10). Для большинства таких веществ характерно именно второе расположение атомов. Например, в кристалле иодоводорода Н1 иодид-ион по размерам значительно превосходит ион водорода и кристаллическая решетка, по-видимому, должна состоять из слоев молекул, подобных указанным на рис. 4.10, в. Обмен атомами (ионами) в отдельных узлах решетки кристалла невозможен при различных размерах атомов. В кристалле фтороводорода размерный фактор делает вероятным обмен между ионами и Н+, однако этого не происходит, так как ион водорода обладает значительными валентными силами, оставшимися не использованными полностью после взаимодействия с атомом фтора, и за счет этих сил (водородная связь) каждый ион водорода окружен фторид-ионами. Поэтому в кристаллической решетке веществ типа галогенидов при абсолютном нуле проявляется максимальный порядок в расположении атомов и 5°о=0, что и подтверждается экспериментально. [c.170]

К этой форме адсорбции примыкает поглощение водяных паров на поверхности многих ионных кристаллов, когда молекулы воды взаимодействуют с этими ионами с образованием донорно-акцепторных или водородных связей или притягиваются ионом в результате ионно-дипольного взаимодействия. В таких случаях поляризующее действие ионов, в особенности при их малом размере и относительно высоком заряде, может значительно усилить способность адсорбированных молекул воды к образованию водородных связей с другими молекулами, которые образуют, так сказать, второй слой адсорбированных молекул. Этот эффект в более слабой степени, по-видимому, может распространяться и на последующие слои . [c.24]

Молекулярные кристаллы. Структурными единицами в кристаллах этого типа служат молекулы, связанные друг с другом силами Ван-дер-Ваальса или силами водородной связи. Малая энергия межмолекулярных связей определяет своеобразие свойств кристаллов этого типа. Их характеризует низкая энергия кристаллической решетки и связанные с этим малая механическая прочность, низкие температуры плавления и высокая летучесть. Молекулярные кристаллы не проводят электрический ток (диэлектрики) и обладают низкой теплопроводностью. [c.76]

В водяном паре уже заметна тенденция к образованию групп из нескольких молекул воды — при невысоких температурах в паре существуют парные (димерные частицы) воды. В кристаллах льда каждая молекула воды окружена четырьмя другими, так что получается правильная тетраэдрическая структура (гексагональная сингония). Протоны, осуществляющие водородные связи, находятся между атомами кислорода, причем характер их движений таков, что нельзя сказать, какому атому кислорода принадлежит данный протон — в среднем он связан одинаково прочно с обоими кислородными атомами. Вероятно (Ю. Е. Пинчуков), водородная связь может находиться и в ионизированном состоянии, когда к одной из связанных молекул приближен протон, а другая почти потеряла его НО-... Н+—ОН2. Такому образованию, конечно, свойствен значительный момент диполя. [c.244]

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]

В жидкостях в отличие от газов доминируют те же межмолекулярные силы притяжения, которые обусловливают тот или иной тип связи в кристалле. Так, например, между атомами сжиженных инертных газов действуют ван-дер-ваальсовы силы. Те же силы вызывают взаимное притяжение молекул неполярных жидкостей. Молекулы воды, кислот жирного ряда и спиртов взаимодействуют друг с другом посредством водородных связей, возникновение которых связано с наличием в их составе гидроксильных групп ОН. В расплавах солей действуют электростатические силы притяжения, в металлах — силы металлической связи. [c.10]

Очевидно, постулат о неуплотняемости идеализированных упаковок, реализующихся в молекулярных кристаллах при отсутствии специфических межмолекулярных взаимодействий, действительно можно принять. В сущности это означает, что мы будем считать приблизительно симбатными зависимости величин Уяч/Z и свободной энергии F от структурных параметров. Контакты тина выступ к впадине играют роль защелки, которая фиксирует структуру. Если же специфические межмолекулярные взаимодействия присутствуют, то именно они могут сыграть роль такого фиксатора, и упаковка окажется уплотняемой. Как раз такая ситуация возникает в структуре льда и в других стабилизированных водородными связями рыхлых каркасах, которые служат основой для образования клатратов [62]. [c.155]

Пространственная структура иона ВОз отвечает плоскому равностороннему треугольнику [ (ВО) =1,36А]. Имеющие вид блестящих чешуек кристаллы НаВОз строятся сочетанием таких ионов друг с другом посредством водородных связей [ (ОНО) =0,88-1-1,84 = 2,72 А], причем образуются слагающиеся нз правильных шестиугольников плоскости (рис. Х1-1) с расстоянием 3,18 А между ними. Так как эти плоскости лишь слабо связаны друг с другом (за счет межмолекулярных сил), кристаллы Н3ВО3 легко делятся на отдельные слои. [c.167]

Кристалл НаНСОз слагается из цепей анионов НСО3, соединенных друг с другом посредством водородных связей (рис. ХН1-27), в которых (0—Н) = 1,07 и [c.34]

Оксобораты водорода — белые кристаллические вещества. Ортоборат водорода (в растворе ортоборная кислота) имеет слоистую решетку, в которой молекулы Н3ВО3 связаны в плоские слои за счет водородных связей, а сами слои соединены друг с другом (на расстоянии 0,318 нм) межмолекулярными силами. Поэтому в твердом состоянии Н3ВО3 — чешуйки, жирные на ощупь. Структура одного слоя кристалла Н3ВО3 показана ниже [c.447]

Наличие в жидкости пространственного упорядочения молекул подтверждается и многими другими фактами, в частности экспериментальными данными по рассеянию света, дифракции рентге-(ювского излучения, нейтронов и электронов. Дебаеграммы жидкостей, изученных при температурах, близких к температурам кристаллизации, сходны с рентгенограммами кристаллов, они отличаются лишь размытостью колец, которая возрастает с повышением температуры. Рентгеноструктурные исследования показали, что в жидкостях, состоящих из многоатомных молекул, наблюдается не только упорядоченное расположение молекул, но и известная закономерность во взаимной ориентации частиц. Эта ориентация усиливается для полярных молекул и при формировании водородной связи. . [c.155]

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]

Весьма важную роль водородная связь играет в структуре воды и льда. В кристаллах льда каждый атом кислорода тетраэдрически связан с четырьмя другими атомами кислорода между ними располагаются четыре атома водорода, два из которых соединены с данным атомом кислорода полярной ковалентной связью, длина [c.80]

Необычные свойства воды объясняются ее строением. Молекула воды нелинейна — угол между связями Н—О—Н равен 104°27. Связи Н—О ковалентны, однако они полярны, т. е. некоторый положительный заряд несут атомы водорода, а отрицательный — атом кислорода. Вследствие этого связанный атом кислорода способен притягивать атом водорода соседней молекулы с образованием водородной связи, что существенно повышает общую энергию связи. Таким образом, молекулы в воде ассоциированы. В кристаллах льда водородные связи еще сильнее. В силу высокой полярности молекул Н2О вода является растворителем других полярных соединений, не имея себе равных. [c.101]

Молекулы карбамида в гексагональной структуре, так же как и в тетрагональной, связаны между собой водородными связями, которые возникают между атомами водорода аминной группы одних молекул и кислородными атомами других. Однако в гексагональной структуре (в комплексе) установлено укорочение двух водородных связей с 2,99 до 2,"ЭЗ А, что делает эту структуру энергетически более прочной. В отсутствие вещества, способного к образованию комплекса, гексагональная структура кристаллов карбамида существовать не может. Стабильность комплексов карбамида обусловлена не только укорочением водородных связей в гексагональной структуре, но и силами Ван-дер-Ваальса, действующими между молекулами карбамида и н-алканов, замечет которых молекулы соединений включения задерживаются внутри канала ячеек карбамида. [c.211]

Молекулярные твердые соединения построены из молекул, соединенных друг с другом лишь ван-дер-ваальсовыми силами, включая в определенных случаях водородные связи, и состав этих веществ есть сумма составов всех молекул, вошедших в его структуру. Они образуют молекулярные кристаллы, структурными единицами которых служат молекулы. Молекулярные твердые соединения образуются в результате отвердевания, т.е. фазового превращения вещества, когда имеет место лишь межмолекулярное взаимодействие и не происходит разрыв существующих или образование новых химических связей. При образовании молекулярных кристаллов в условиях низких температур, исключающих межатомные взаимодействия, молекулы без сколько-нибудь существенных изменений входят в кристаллическую структуру, образуя настолько плотную упаковку, насколько позволяет конфигурация. молекул /69/. [c.107]

Донорно-акцепторная схема водородной связи, как указывают К. Е. Яцимирский и другие ученые, хорошо согласуется со строением кристаллов льда атомы кислорода находятся в тетраэдрическом окружении водородных атомов, создается неплотная структура. Молекула Н2О имеет две неподеленные пары электронов и два водородных атома, что оптимально по сравнению с МН, и НР. У ЫНз — три атома водорода и одна неподеленная пара, у НР — три неподеленные пары и один атом водорода. Температура кипения воды поэтому выше, чем аммиака и фтороводорода, хотя фтор более электроотрицспелен, чем кислород. [c.128]

V/ Структура кристаллов и свойства льда. Кристаллы льда принадлежат к геТЕ ональнои системе. В них каждая молекула воды связывается водородными связями с четырьмя другими молекулами воды с двумя молекулами связь осуществляется через атомы водорода этих молекул (рис. 4). Таким образом, во всех случаях положительно [c.8]

К молекулярным кристаллам относят кристаллы льда, которые образованы за счет водородных связей между молекулами воды. Каждый атом кислорода в этой решетке окружен тетраэдрически четырьмя атомами водорода, с двумя из которых он образует обычные ковалентные связи, а с двумя другими связан посредством водородных связей (рис. 51). Следует обратить внимание, что структура льда имеет много свободных полостей, которые обусловливают, например, низкую плотность льда. В таких полостях, которые су- [c.130]

Вещества с молекулярной структурой характеризуются тем, что они образованы из молекул, связанных друг с другом силами Ван-дер-Ваальса или водородной связью. К таким веществам, например, относятся простые вещества (Н2, N2, О2, галогены, 8в), неорганические (Н2О, ЫНз, НР, СО2, N204) и органические соединения (спирты, кислоты), а также кристаллы некоторых координационных металлорганических и органических соединений (типичный представитель нафталин), в том числе полимеров, белков, нуклеиновых кислот. [c.132]

Заметное отклонение структуры молекулярного кристалла от плотнейшей упаковки происходит при наличии между молекулами водородной связи, например у льда. Искажение валентных углов здесь требует значительных затрат энергии. Этим объясняется рыхлая структура льда. Энергия кристаллической решетки молекулярного кристалла выражается тепловым эффектом его сублимации. Эта величина для разных веществ колеблется от долей единицы до нескольких десятков кДж/моль и более, что значителы о ниже, чем энергии решетки других типов кристаллов. [c.137]

Наличие водородных связей сказывается на температурах кипения и плавления (так, метан — газ, а метиловый спирт — жидкость) на растворимости и растворяющей спссобности (вещества с водородными связями легко растворяются друг в друге и не растворяют, как правило, веществ, не имеющих водородных связей) на структуре кристаллов вещества с водородными связями почти всегда образуют в твердом состоянии молекулярные кристаллы на плотности н вязкости веществ. Свойства веществ, образующих водородные связи, в газообразном состоянии значительно отличаются от свойств идеальных газов и т. д. [c.52]

Свободная тиоугольная кислота может быть получена действием сильных кислот на крепкие растворы ее солей сперва происходит переход цвета от красного к желтому, а затем в виде маслянистой жидкости частично выделяется H2 S3. Молекула S (SH)2 полярна (р, = 2,13). В кристалле плоские группы S3 [ZS S = 120°, d( S) = 1,69 Ч-1,77 А] соединены друг с другом водородными связями S—H---S [d(SS) = 3,5 3,7 А]. Хотя тиоугольная кислота (т. пл. —27°С) постепенно распадается на S2 и H2S, она все же несравненно устойчивее угольной кислоты. Ее кислотные свойства (Ki = 2-10- , Ki = 7-10 ), также выражены гораздо более сильно. [c.518]

Особенности систем с водородными связями были отмечены при общем рассмотрении межмолекулярных взаимодействий (см. разд. 11.6). Типичный пример кристалла такого типа— лед, тетраэдрическая структура которого определена способностью молекулы воды вступать в четыре водородные связи е соседними молекулами. Водородные связи, как и ковалентные, вследствие своего направленного характера могут приводить к образованию ажурных структур, тогда как для кристаллов других типов характерна более плотная (часто, как в случае кристаллов с вандерваальсовыми взаимодействиями, плотнейшая) упаковка. [c.177]