Фтористый водород, водородная связь структура

Ассоциация молекул и структура жидкостей. Молекулы таких жиД Хостей, как НР, вода и спирты, могут при образовании водородных связей выступать как акцепторы и доноры электронного заряда одновременно. В результате этого образуются димеры (НР)2, (НзО) , (СНзОН)2 и т. д. Однако ассоциация на этом не останавливается, образуются тримеры, тетрамеры и т. д., пока тепловое движение не разрушает образовавшеюся кольца и]ш цепочки молекул. Энергия на одну водородную связь в таких цепочках возрастает с числом молекул в димере воды 26,4, в тримере 28,4 кДж/моль, Для фтористого водорода в цепочках (НР)2, (НР)з, (НР)4 и (НР)5 и в кольце (НР)б на одну водородную связь приходится 28,9 32,5, 34,6 36,9 и 39,5 кДж/моль соответственно [к-32]. Когда тепловое движение понижено (в кристалле), через водородные связи создается кристал тическая структура. Известная аномалия плотности воды и льда обусловлена водородными связями в кристаллах льда каждая молекула воды связана с четырьмя соседями водородными связями через две неподеленные пары атома кислорода молекула образует две донорные Н-связи и через два атома Н — две акцепторные. Эти четыре связи направлены к вершинам тетраэдра. Образующаяся гексагональная решетка льда благодаря этому не плотная, а рыхлая, в ней большой объем пустот. При плавлении порядок, существующий в кристалле (дальний порядок), нарушается, часть молекул заполняет пустоты и плотность жидкости оказывается выше плотности кристалла. Но в жидкости частично сохраняется льдообразная структура вокруг каждой молекулы (б.иижний порядок). Эта структура воды определяет многие свойства воды и растворов. Структурированы и спирты, но по-иному, так как молекула спирта образует одну донорную и одну акцепторную связь. Эта структура разрушается тепловым движением значительно легче. Возможно структурирование и смещанных растворителей, как водно-спиртовые смеси и др. Оказывая особое влияние на структуру воды, водородные связи налагают отпечаток на всю термодинамику водных растворов, делая воду уникальным по свойствам растворителем. [c.274]

Фтористый водород в жидком и газообразном состояниях значительно ассоциирован вследствие-образования сильных водородных связей ( Nf. разд. 2,8). Энергия водородных связей в HF составляет 42 кДж/моль, средняя степень полимеризации в газовой фазе при температуре кипения 4. В кристаллическом состоянии НР имеет цепеобразную структуру [c.470]

К нему относится имеющая большое значение водородная связь. Эта связь осуществляется, в частности, при ассоциации карбоновых кислот. На рис. XVI.5 показана структура комплекса двух муравьиных кислот (НСООН)2. Атомы водорода, находящиеся между двумя атомами кислорода, осуществляют связь с чужим кислородом с энергией 14 ккал (58,8 кДж). Подобные связи атом водорода может давать также с азотом и галоидами. Водородная связь, например, определяет устойчивость комплексов фтористого водорода. Для разрушения комплекса (HF)e на шесть молекул НР требуется затратить 40 ккал/моль (168 кДж/моль), т. е. 6,7 ккал (28,1 кДж) на одну водородную связь. Водородная связь определяет структуру и прочность многих твердых тел. [c.341]

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]

СВЯЗЬ (стр. 151). Так, например, ионы аммония во фтористом аммонии (имеющем структуру хлористого цезия) связаны с четырьмя из восьми окружающих ионов фтора связями N... Н... Р. Структура льда сходна со структурой кремнекислоты, однако атомы кислорода кристаллической решетки льда образуют тетраэдрический остов и связаны друг с другом через атомы водорода. Особенности структур твердых кислот, гидроокисей металлов и гидратов солей также обусловлены этим типом связи. Так, кристаллические гидраты кислот (например, перхлорной кислоты) часто содержат ионы оксония, связанные водородными связями с соседними анионами. В пентагидрате сульфата меди имеются четыре молекулы воды, координированные вокруг каждого иона меди, и атомы кислорода двух сульфатных групп, занимающие остальные два координационных положения. Пятая молекула воды удерживается водородными связями между ионами сульфата и двумя другими молекулами воды. [c.250]

Предположение о том, что молекулы воды образуют более или менее замкнутые ассоциаты, также противоречит известным данным о пространственной структуре молекулы воды. Действительно, особенности этой структуры обусловливают образование каркаса из водородных связей. Все молекулы в воде эквивалентны, и поэтому среди них нельзя выделить группы, состоящие из более или менее замкнутых структурных единиц. Замкнутые структурные единицы могут образоваться в жидкостях только в том случае, когда под действием межмолекулярных сил становится возможным образование цепей или колец, как, например, во фтористом водороде или в сере. Однако в воде может образоваться только каркас, соответствующий структуре льда, который, разумеется, охватывает не весь объем жидкости, а только небольшие области. Но эти области незамкнуты, и размер их непрерывно изменяется. Имеется возможность для существования равновесия между молекулами воды, входящими в каркас, и несвязанными молекулами, которые находятся в некоторых приблизительно равновесных положениях или же в структурных пустотах. Такой вывод согласуется с результатами рентгеноструктурных исследований воды. Однако нельзя рассматривать упорядоченные области в структуре воды как гигантскую ассоциированную молекулу. [c.57]

Кристаллические структуры НС1 " (температура плавления —И4,8°С) НВг (—86,9°С) и HI (—50,7°С) типично молекулярные, так как между молекулами действуют силы Ван-дер-Ваальса типа диполь-диполь. Фтористый водород в твердом состоянии (температура плавления —83,1°С) образует зигзагообразные цепочки молекул, характерные для различных жидких ассоциатов между цепями действуют силы Ван-дер-Ваальса, в цепях атомы соединены водородной связью (см. стр. 211). [c.200]

Сейчас принято считать, что ассоциация фтористого водорода и веществ, содержащих гидроксильные и аминогруппы, обусловлена образованием водородных связей между молекулами. В соответствии с этим для димерных форм фтористого водорода, воды и аммиака. можно написать структуры III, IV и V [c.72]

Кристаллический фтористый аммоний отличается по структуре от других галогенидов аммония. Его решетка сходна с решеткой вурцита (см. рис. 32). Вокруг каждого атома азота имеется тетраэдр из четырех атомов фтора. Азот образует с атомами фтора водородные связи. Связи N — Н в ионе аммония только примерно на 20 /о ионные (раздел 12), и присутствие по соседству ионов фтора должно сравнительно мало влиять на характер этих связей. Поэтому равновесные положения четырех атомов водорода иона аммония находятся в кристалле на расстоянии около 1,00А от атома азота на четырех линиях, направленных к четырем [c.283]

Структура жидкого фтористого водорода неизвестна, хотя для твердого вещества и газовой фазы имеются данные, указывающие на наличие линейных полимеров, в которых атомы фтора образуют зигзагообразную цепь, соединенную водородными связями. Поэтому можно предположить, что жидкость содержит аналогичные полимерные образования. Подобно ЫНз, но в отличие от Н2О, следствием геометрии молекул является то, что полимеры не могут быть трехмерными сетками. Они представляют собой цепи или, возможно, кольца. Последнее предположение согласуется с относительно небольшим поверхностным натяжением (табл. 21) и с его сравнительно слабой зависимостью от температуры. Однако оно не согласуется с наблюдаемой высокой диэлектрической проницаемостью. Наиболее вероятно, что жидкий фтористый водород представляет собой смесь различных образований — и цепей, и колец. [c.119]

См. обзор Вернера [96]. Водородная связь предполагалась во фтористом водороде уже Вернером при изложении структуры кислых фторидов в форме, которая соответствовала тогдашнему состоянию науки. [c.239]

При образовании водородной связи таким образом, для образования водородной связи в этом случае требуется только наличие электроотрицательного элемента, который будет служить акцептором водорода. Молекула типа фтористого водорода Н—К может быть как донором, так и акцептором протона. Вследствие этого молекулы НК образуют между собой прочные водородные связи. Необычно высокая по сравнению с другими галогеповодоро-дами температура кипения фтористого водорода (фтористый водород единственный из них кипит при комнатной температуре) подтверждает наличие сильной межмолекулярпой связи. Водородная связь настолько прочна, что НРЯ существует как стабильный анион в солях типа КНГа. Как уже указы- валось (рис. 2-5), наличием водородных связей объясняются некоторые физические свойства воды и частично структуры гена. [c.44]

Это равновесие можно описать как осуществляющееся либо в результате аутопротолиза, либо в результате переноса иона фтора в противоположном направлении [6, 7] (аутофторидолиз). Поэтому структуру жидкого фтористого водорода можно представить либо с водородными, либо с фторидными связями между мономерными частицами. Существование иона [НРг] твердо установлено, но относительно существования соединений, содержащих в кристаллическом состоянии ионы [НгР]" , нет никаких убедительных доказательств. [c.83]

Хотя триазольная система, по-видимому, свободна от реакций перестройки, которые присущи политриазинам, она имеет некоторые свои недостатки. Во-первых, стадия дезаминирования не в такой степени свободна от конкурирующих реакций, как хотелось бы во-вторых, иминпый водород ЫН-группы в триазольном цикле, хотя и приводит к образованию сильных межцепных водородных связей, очевидно, будет слабым местом в этой структуре вследствие возможного отщепления фтористого водорода при нагревании. Кроме того, атом водорода иминогруппы может быть неустойчив к окислению при высоких температурах аналогично, по-видимому, тому, как он ведет себя в нефторированных полимерах. [c.236]

Электронографическое исследование, так же как и нейтронографическое, позволяет фиксировать атомы водорода в структурах. Но, кроме того, с его помощью удалось установить повышенную полярность атома водорода в соответствующих связях, что позволило трактовать водородные связи как донорно-акцепторное взаимодействие. Интересный результат электронографического исследования борной кислоты, который, впрочем, имеет общее значение, состоит в обнаружении перескоков атома Н с одной позиции на другую, в результате чего в структуре фиксируется некий усредненный слой с двумя полуато-мами водорода в симметричных позициях. В борной кислоте атомы Н не лежат точно на прямой О... О, что, по-видимому, обусловлено жесткостью валентного угла О—В—О. Другими словами, поскольку энергия водородной связи в большинстве случаев мала (порядка 3— 8 ккал1моль) и не может изменить всю систему связей в кристаллической структуре, водородная связь, как правило, приспосабливается к реально существующей структуре вещества. Однако добавление к имеющейся системе межатомных сил дополнительно направленных связей, каковыми являются Н-связи, может препятствовать, в частности, плотнейшей упаковке ионов и тем самым понижать симметрию кристалла. Например, фтористый калий имеет высшую категорию симметрии, а фтористый аммоний — среднюю и т. д. [c.167]

Физические свойства фтористого водорода свидетельствуют о том, что это не совсем обычный растворитель. Высокая точка кипения, широкий температурный интервал жидкого состояния и высокая диэлектрическая проницаемость позволяют предположить, что фтористый водород, как и вода, представляет собой ассоциированную жидкость в системе с фтористым водородом должна заметно проявляться способность к образованию водородной связи и передаче протона, раствор должен быть ионизирован. Значения поверхностного натяжения и вязкости жидкого фтористого водорода значительно ниже соответствуюш,их велшсин для воды, что указывает на отсутствие в структуре жидкого НР трехмерного каркаса, подобного наблюдаемому у воды и безводной серной кислоты. Структура жидкого фтористого водорода заметно отличается от структуры других растворителей с высокой диэлектрической проницаемостью. [c.55]

Полимеры (НР) , имеющиеся в газообразном фтористом водороде, состоят в основном, по данным Саймонса и Гильде-бранда из (НР) с рассмотренной выше циклической стр тс-турой. Можно было бы ожидать полимеризации этого вещества с образованием цепей (НР) с — 1 водородной связью Н — Р — Н — Р — Н — Р или колец (НР) с л водородными связями. Расчеты, основанные на ионной модели, показывают, что при n 6 полимер с циклической структурой стабильнее соответствующей цепочди благодаря наличию дополнительной связи, а в устойчивости колец с п 6 большой разницы нет. Возможно, что частично ковалентный характер водородных связей обусловливает выгодность валентных углов фтора около 110° или 120° з, вследствие чего цикл НеРе несколько более устойчив, чем другие полимеры. [c.291]

Существование свободной кислоты не было полностью доказано, хотя соединение ЗОг НР (т. пл. —84°) существует при низкой температуре в системе двуокись серы — фтористый водород [5]. Структура этого соединения неизвестна и не исключено, что оно представляет собой связанный водородной связью молекулярный сольват, а не истинную фторосульфиновую кислоту. [c.43]

Как было установлено с помощью спектров комбинационного рассеяния, правильная тетраэдрическая структура воды, в которой все молекулы соединены водородными связями, устойчива лишь при очень низких температурах (—183°). При более высоких температурах часть водородных связей вследствие теплового движения молекул разрушается. Устанавливается равновесие между молекулами воды, ассоциированными за счет водородных связей, и неассоции-рованиыми молекулами. Однако и в жидкой воде водородные связи сохраняются. Считается, что вблизи температуры плавления разрушается примерно 15% общего количества водородных связей, а при 40 — примерно половина. При переходе воды в газообразное состояние разрушаются все водородные связи, поэтому вода имеет очень большую теплоту испарения (см. стр. 141). (Фтористый водород НР обладает водородными связями и в газообразном состоянии.) [c.331]