Связи химические в клатратных соединениях

Существуют соединения без химической связи компонентов, которые, возникнув, больше не распадаются на исходные компоненты ни при каких условиях. Одним из таких соединений является молекула кате-тана, половинки которой сцеплены друг с другом подобно звеньям цепи. Вещества из таких молекул могут растягиваться в десятки раз, не разрушаясь. Обширные исследования клатратных соединений проведены в институте неорганической химии СО АН СССР под руководством Ю. А. Дядина. [c.151]

Клатратными соединениями включения называются соединения, образующиеся в результате обратимого внедрения молекул одного сорта (молекул- го-стей ) в межкристаллическое пространство молекул другого сорта (молекул- хозяев ) без образования химических связей. Всегда можно подобрать условия, способствующие образованию такого типа соединений, и условия выделения включенных молекул. Включение возможно только при том условии, что полость в кристаллах молекул- хозяев соответствует размерам молекул- гостей . Это обеспечивает высокую селективность процесса. Поэтому клатраты начинают играть все большую роль в процессах разделения веществ и получения их в очень чистом виде. Широкое применение находят клатраты в промышленности для выделения нормальных парафинов из нефтяных фракций, разделения ароматических углеводородов, осушки газов, опреснения воды и др. Клатраты используются в химическом анализе и для препаративного получения многих чистых веществ и даже для разделения рацематов. Большое значение клатраты имеют в процессах, происходящих в биологических объектах. [c.5]

Клатраты — комплексные соединения, составленные из двух или более компонентов. Они отличаются от других комплексных соединений тем, что молекулы их компонентов соединяются без обычной химической связи. В каждом случае происходит полное заключение молекул одного компонента в устойчивую структуру, образованную молекулами другого. Клатратные соединения выходят сейчас на сцену, чтобы занять все более возрастающее по важности место. Их образование — новость, а свойства уникальны. При их образовании, по-видимому, не используются обычные типы связей, и поэтому они редко попадают в известные классификации неорганических и органических соединений. Клатраты фактически являются разновидностью соединений включения, но в своей склонности к включению они обычно более совершенны. [c.9]

Характеристиками, о которых необходимо также помнить при получении клатратных соединений, являются размеры и формы молекул- хозяев и моле-кул- гостей . Для некоторой данной клетки тип включаемой молекулы будет в равной мере определяться ее химической природой, а также размером и формой. При этом необходимо знать как нижние, так и верхние пределы размера. Включающий компонент должен иметь прочную открытую структуру, в которой связи, удерживающие молекулы в кристаллах, должны принадлежать группам атомов достаточной протяженности, чтобы образовать подходящего размера полость. [c.113]

Таким образом, изучение составов, особенно в тех случаях, когда известен ряд родственных соединений, может дать материал для того, чтобы сделать предположение об образовании клатратного соединения. Однако этого еще недостаточно, так как с помощью какого-либо простого опыта, основанного только на изучении состава, еще нельзя отличить их от молекулярных соединений других типов. Хорошим косвенным доказательством образования клатратного соединения является факт удержания летучего компонента при отсутствии других форм химической связи. Но ведь второй компонент не обязательно должен быть летучим. [c.402]

Клатратные соединения впервые открыты Дэви в 1811 г., установившим, что хлор с водой образует твердый газовый гидрат. В XIX в. проведены первые исследования и гидратов углеводородов — метана, этана, этилена, пропана. В 1886 г. Милиус обнаружил, что гидрохинон образует комплексы с инертными газами — азотом, аргоном, ксеноном, криптоном. Поскольку химической связи в этом случае образоваться не могло, Милиус допустил, что комплекс сформировался в результате полного окружения одной молекулы несколькими молекулами другого компонента В 1940 г. Бенген открыл, что мочевина образует твердые аддукты с нормальными алканами и алифатическими спиртами, например с октиловым спиртом. [c.72]

КЛАТРАТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. В 1896 г. было сделано открытие, долгое время казавшееся абсурдным. Вайяр сообщил, что им синтезирован гидрат аргона Аг-бНгО. Почти 30 лет не удавалось получить аналогичных соединений других инертных газов. Лишь в 1925 г. Форкан обнаружил, что при взаимодействии ксенона со льдом под давлением образуется гидрат ксенона Хе-бНгО. В 1940 г. известный советский химик Б. А. Никитин при кристаллизации фенола под давлением 40 атм в присутствии ксенона получил соединение Хе-ЗСбНбОН. Все эти соединения — клатратные (или соединения включения). В них нет химической связи. Процесс их образования сводится к внедрению чужих молекул в полости, которые уже существуют или могут возникнуть при определенных условиях в кристаллической решетке того или иного вещества. Нужно только, чтобы совпадали размеры пустот и размеры внедряемых атомов. [c.89]

Клатратное соединение гидрохинона на схеме выглядит большим, неплотным и гибким более того, его способность захватывать другие молекулы подтверждает его вид. Как было обнаружено, клатраты гидрохинона образуются с молекулами самого различного характера, если только они отвечают определенным размерам и химически не реагируют с гидрохиноном в условиях клатратообразования. Это служит убедительным доказательством свободы движения включенных молекул в клатратных соединениях, которые, хотя и крепко захвачены, не обязательно прочно связаны с окружением. [c.52]

У воды много аномалий (подробнее о них можно прочитать в книге И. В. Петрянова Самое необыкновенное вещество в мире . М. Педагогика, 1981). Аномально и изменение плотности воды при ее кристаллизации или плавлении. Объясняется это тем, что молекулы воды не линейны, а изогнуты под углом около 104°. Кроме того, в кристалле воды каждьш атом кислорода связан не только с двумя атомами водорода ковалентными связями, но и образует две дополнительные водородные связи с двумя соседними молекулами воды. В результате каждая молекула Н2О оказывается связанной с четырьмя другими молекулами, причем связи эти располагаются в пространстве не хаотично, а строго определенным образом. Такая неудобная геометрия не дает возможности молекулам воды в кристалле упаковаться достаточно плотно лед имеет ажурную кристаллическую решетку с относительно крупными пустотами. Этим объясняется и низкая плотность льда (0,92 г/см при О °С), и существование множества так называемых клатратных соединений льда, в которых полости кристаллической решетки заполняются молекулами соверщенно посторонних веществ с образованием таких необычных соединений без химических связей, как Хе -5,75 Н2О или СН4 6Н2О. [c.133]

Еще прежде чем была дана структурная характеристика клатратных соединений -гидрохинона, было исследовано большое число молекулярных соединений, из которых некоторые принадлежали к типу клатратных. Распознать клатратное соединбние довольно трудно. Хотя все они, в принципе, являются нестехиометрическими, мольное отношение компонентов часто оказывается простым. Так, установлено, что в соединениях гидрохинона оно равно 3 1 и определяется в основном геометрией структуры. Это позволяет отличать клатратные соединения от некоторых других молекулярных соединений, в которых простые отношения, возникающие в результате специфического взаимодействия молекул, значительно больше похожи на простые отношения, возникающие в результате образования новых химических связей. Взаимодействия между молекул ми ароматических полинитросоединений и других ароматических систем приводят к образованию большого числа кристаллических молеку- [c.401]

Если молекулы связаны водородными связями, то образуется довольно крупный структурный компонент. Он может представлять собой ограниченную группу из определенного числа молекул или сложное образование вытянутой формы, подобной форме полимера. -Эту объемистую структуру саму можно рассматривать как молекулу, которая вместе с другими молекулами составляет структурную единицу, обеспечивающую захват молекулы- гостя при образовании клатратного соединения. Это может быть подтверждено тем же, что применимо к рассмотрению двух взаимно пронизывающих гигантских молекул клатратных соединений -гидрохинона. Однако последние связаны более прочно, чем если бы они были связаны тольке ван-дер-ваальсовыми силами. Таким образом, водородные и ковалентные связи внутри каждой гигантской молекулы являются причиной, обеспечивающей образование связи, топологической, а не химической, между двумя гигантскими молекулами. При этом прочность клеток зависит от прочности водородных и ковалентных связей. Этот пример приведен для того, чтобы рассмотреть связи двух видов. [c.440]

Во всех этих соединениях молекулы воды образуют водородные связи, обусловливающие образование клатратного каркаса, в полостях которого локализованы катионы тетраалкиламмония. Структурная единица, образованная водородными связями (т. е. одна клетка), представляет собой пентагональный додекаэдр состава Н4о02о- Такие додекаэдры имеют общие смежные грани, что приводит к образованию других больших многогранников тетрака-декаэдров и пентакадекаэдров, которые образуют клетки, включающие катионы. Анионы связаны с решеткой воды (которая не всегда является одной и той же для всех соединений) водородными связями. Атом азота катиона находится в общей вершине четырех больших многогранников, построенных из молекул воды. Отходящие от атома азота алкильные группы проникают в водные клетки. Образование таких гидратов (клатратных соединений) зависит от способности аниона к связыванию водородными связями со структурой воды. С этой точки зрения наиболее эффективным из ионов галогенов является ион фтора эффективны также кислородсодержащие анионы, в том числе ацетат-, карбонат-, оксалат- и бензоат-анионы. Катионы, которые помимо их полярного взаимодействия обладают еще способностью занимать свободное пространство в решетке (подобно химически инертным молекулам газа в гидратах газов), не должны образовывать водородных связей. [c.443]

Нестехиометрические соединения, в которых взаимодействия между молекулами- хозяевами и молекулами- гостями относительно слабы, явились предметом ряда интересных физико-химических исследований, в первую очередь направленных на выяснение поведения молекул- гостей и на природу и силу взаимодействия хозяев и гостей . Эти два явления неразрывно связаны между собой. Так, если установлено, что молекула- гость не может свободно вращаться, то энергетический барьер для ее вращения, возможно, обусловлен взаимодействием ее непосредственно с молекулами- хо-зяевами . Особый интерес вызывают те системы, в которых включенная молекула полностью изолирована от других таких же молекул-вгостей , как, например, в клатратных соединениях (З-гидрохи-нона. Б аддуктах мочевины включенная молекула прямоцепочечного [c.563]

Существуют некоторые вещества, образующиеся при взаимодействии одного устойчивого соединения с другим соединением или с атомами, или с молекулами элемента в свободном виде без образования каких-либо химических связей между обоими компонентами. Это происходит в тех случаях, когда одно из соединений может кристаллизоваться в виде очень открытых структур, содержащих полости, отверстия или каналы, в которые могут внедряться атомы или молекулы другого соединения. Такие соединения, в которых исходная кристаллическая решетка имеет полости, подобные клеткам, наиболее важны, их называют клатратными соединениями, от латинского слова с1а1Ьга1из, означающего окружение или защита [c.41]

Молекулы иода проникают в полости внутренних каналов спиралей макромолекул амилозы (они подходят к этим полостям по размерам), и образуется молекулярное соединение синего цвета. В нем обычных химических связей между иодом и амилозой не возникает. Продукты такого взаимодействия называют соединениями включения или клатратными соединениями. Состав клатрата амилозы с иодом СбНюОбЬ. [c.284]

Мартинеттом [1907] описана новая группа соединений с необычным типом химической связи. К ним относятся соединения, образованные гидрохиноном с некоторыми летучими веществами (HaS, SO2, H l), в которых на каждую молекулу летучего вещества приходится по три или четыре молекулы гидрохинона. Недавно обнаружено, что молекулы гидрохинона удерживаются водородными связями и образуют бесконечные трехмерные комплексы тригональной симметрии, а в этих гигантских молекулах заключены молекулы другого вещества, прочно удерживаемые как бы в клетке между молекулами гидрохинона. Такие соединения названы клатратными. Описано аналогичное клат-ратное соединение, в котором скелет решетки образован неорганическим соединением Ni( N)2-NHsM, где М — бензол, тио-фен и т. д. [c.349]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология