Водородная молекула, природа устойчивость

Вода содержит связанные водородной связью молекулярные группы, состоящие примерно из сотни молекул каждая. Устойчивость таких молекулярных групп в воде зависит не только от температуры, но и от природы растворенных в ней веществ и физико-химических свойств мембраны. Гидрофобные мембраны стремятся оттолкнуть молекулы воды последние превращаются в большие льдоподобные и малоподвижные молекулярные группы. [c.109]

На перенос вещества влияют некоторые очень тонкие химические и физико-химические явления, что становится очевидным при более пристальном рассмотрении проникающих веществ, например воды. Сама по себе вода существует в виде связанных водородной связью групп, состоящих примерно из сотни молекул, причем каждая из них имеет от четырех до шести соседей. Устойчивость таких групп, однако, зависит не только от температуры, но и от природы растворимых частиц и физико-химических свойств мембраны. Гидрофобные вещества и мембраны стремятся оттолкнуть молекулы воды, превращая их в большие льдоподобные, а следовательно, и более трудно проникающие группы. [c.66]

До открытия электрона невозможно было понять природу химической связи. Правда, понятие о валентности существовало уже в 1852 г. и в эти же годы существовали некоторые представления о геометрических формах молекул. Вант Гофф и Лебель установили тетраэдрическую структуру атома углерода, а Вернер создал стереохимию комплексных ионов. Очевидно, для того чтобы молекула имела определенную геометрическую форму, должны существовать какие-то связывающие силы между ее частями. В структурных формулах такую химическую связь между связанными атомами изображали черточкой. Она указывала на существование связи, но, разумеется, не давала никакого описания ее природы. Незадолго до открытия электрона Аррениус предположил существование свободных ионов. На основе этого предположения были сделаны многочисленные попытки найти объяснение силам, связывающим атомы. Хотя эти попытки были неудачными, они содействовали представлению об электрическом заряде как основе образования связи. После открытия электрона стало возможно дальнейшее развитие теории связи. В течение немногих лет, основываясь на положительно и отрицательно заряженных атомах, было предлол<ено много разных объяснений образованию связи, но почти не было попыток связать заряды атома с его строением. В 1916 г. Льюис предложил свою теорию валентности. С тех пор было много сделано в области применения математики в теории валентности, но в основе представления о химической связи лежит по-прежнему теория Льюиса. Согласно Полингу , химическая связь возникает между двумя атомами в том случае, если связывающая атомы сила настолько велика, что приводит к образованию достаточно устойчивого агрегата, чтобы обеспечить его существование в виде самостоятельной частицы. Обычно различают пять типов химической связи ионная, ковалентная, металлическая, связь, обусловленная силами Ван-дер-Ваальса, и водородная, причем три первых очень прочны. Все эти связи одинаково важны, но металлическая связь здесь не будет рассмотрена о ней можно прочесть в других источниках . [c.134]

По определению гели состоят главным образом из двух компонентов диспергированного вещества (в данном случае соединения, из которого сформирован гель) и диспергирующего агента (растворителя) [27, 28]. В геле оба компонента взаимно проникают друг в друга и образуют устойчивую однородную структуру. Тесный контакт объемной сетки вещества с растворителем является основной характеристикой геля в пределах такой системы молекула может перемещаться в любую точку геля. (Если это условие выполняется только для диспергированного вещества, но не для диспергатора, то говорят, что мы имеем дело с пеной.) Существование непрерывной сетки диспергатора проявляется в том, что небольшие молекулы диффундируют в геле практически с той же скоростью, что и в чистом растворе. Остов геля построен, как правило, из макромолекул, контактирующих друг с другом в узловых точках или областях. Прочность контакта определяется характером энергетического взаимодействия между исходными, в большинстве случаев линейными, молекулами. В общем случае это либо вторичные взаимодействия (водородные связи, диполь-дипольное взаимодействие, дисперсионные силы), либо химические связи обычного типа ионные или ковалентные. Первый тип связи возможен лишь при взаимодействии большого числа группировок в итоге при этом возникают области связывания. При втором типе связи появляются лишь точки связывания, или узлы [29]. Удаление растворителя вызывает усадку геля, т. е. формирование ксерогеля иногда первичная структура сохраняется в виде жесткого аэрогеля. Тип сформировавшегося геля зависит от природы веществ, образующих гели, поэтому могут быть получены самые разнообразные гели. Получение гелей и их структурные особенности рассмотрены в гл. II, [c.15]

В последнее время комплексы с водородной связью (Н-связью) стали объектами многих теоретических исследований. Это объясняется появлением мощных вычислительных машин и разработкой достаточно точных методов расчета многоатомных систем. Всякая теория Н-связи прежде всего должна подтвердить сам факт существования устойчивого комплекса, определить расположение составляющих его молекул друг относительно друга. Она должна предсказать изменения физических характеристик молекул, наблюдающиеся при образовании И-свя-зи, а также обнаруженные экспериментально корреляционные соотношения между некоторыми из этих изменений. Теория, отвечающая этим требованиям, может считаться надежной. Но основной ее задачей является объяснение природы Н-связи, выявление факторов, в результате действия которых молекулы образуют устойчивый комплекс. Поскольку понятие Н-связи объединяет широкий круг явлений, нельзя ожидать, что относительное значение различных факторов во всех случаях одинаково. Мы ограничимся разбором работ по межмолекулярпой Н-связи в основном электронном состоянии комплекса. [c.3]

Вода содержит связанные водородной связью молекулярные группы, состоящие из сотни молекул каждая. Устойчивость таких молекулярных групп в воде зависит не только от температуры, но и от природы растворенных в ней веществ и физико-химических свойств мембраны. Гидрофобные мембраны стремятся оттолк- [c.383]

В результате начинает постепенно формироваться представление, что конформационная стабильность пептидов определяется совокупностью многих факторов. Среди них выделяют взаимодействия пептидных групп между собой, боковых цепей друг с другом и с пептидным остовом, с молекулами растворителя, которые могут иметь различную природу. В чисто качественном плане и пока несистематически обсуждаются роли ван-дер-ваальсовых контактов и дисперсионного притяжения, ионных пар и их электростатических эффектов, водородных связей между основной и боковыми цепями большое значение начинают придавать гидрофобным связям. Несмотря на это, доминирующей все еще остается концепция об исключительной роли пептидных водородных связей в устойчивости регулярных структур. [c.37]

Как объясняется устойчивость твердых веществ, построенных из отдельных молекул Почему Вт2, 12 и все органические вещества не являются газами при комнатной температуре Какие силы удерживают молекулы углеводородов, входящих в состав бензина, в жидком состоянии Чем объяснить существование кристаллов сахара, если между его молекулами нет ни ковалентных, ни ионных связей Устойчивость молекулярных кристаллов становится понятной, если разобраться в природе слабых сил, называемых вандерваальсовым взаимодействием и водородными связями. [c.601]

Величина Но отражает способность системы растворителя отдавать протоны, но она применима только для кислых растворов с высокой диэлектрической проницаемостью, главным образом к смесям воды с такими кислотами, как азотная, серная, хлорная и т. п. Очевидно, что использование величины Но представляет ценность только в тех случаях, когда отношение НИя1+ не зависит от природы основания (индикатора). Но это условие выполняется лишь тогда, когда основания структурно сходны, поэтому использование функции кислотности Но имеет известные ограничения. Даже при сравнении структурно сходных оснований наблюдается много отклонений [69]. Разработаны и другие шкалы кислотности [69а], среди них шкала Н-для оснований с зарядом, равным —1 шкала Як для арилкар-бинолов [70], шкала Як- для арилолефинов и других молекул, сопряженные кислоты которых представляют собой устойчивые карбокатионы, не образующие водородных связей с растворителем [71], шкала Яс для оснований, протонирующих атом углерода [72], шкала Не для алифатических сложных эфиров [73] [c.333]

Связи, хотя и не такие устойчивые, как водородные, могут образовываться между любыми полярными молекулами и даже неполярными, в которых диполи возникают под действием внешних электрических полей. Это взаимодействие заключается в притяжении разноименно заряженных кондов молекул и в отталкивании концов диполей, одноименно зарял енных. Силы, за счет которых возникают такие взаимодействия, называются ван-дер-ваальсовыми, их природа — электростатическая. За счет действия ван-дер-ваальсовых сил образуются кристаллы с молекулярным типом кристаллической решетки. В узлах такой решетки находятся молекулы твердого тела. Например, молекулярные кристаллы образуют под, а также твердые азот, водород. Молекулярные кристаллы значительно менее прочны, чем ионные или кристаллы металлов. [c.57]

Фиксацию (закрепление) красителей на активных центрах волокна. Стадия протекает быстро, практически мгновенно. Характер образуемой связи краситель-волокно зависит от вида волокна и природы красителя и определяет гл. обр. устойчивость окраски к стирке и др. мокрым обработкам. Напр., активные красители на целлюлозных волокнах удерживаются в результате образования прочной ковалентной связи (энергия связи 110-630 кДж/моль), на белковых волокнах-ковалентных, ионных (41-82 кДж/моль) и водородных (21 -42 кДж/моль) связей, кислотные красители на белковых волокнах-в результате образования нонных, водородных связей и ван-дер-ваальсовых сил (энергия до 8,5 кДж/моль), прямые и кубовые красители на целлюлозных волокнах - водородных связей и ван-дер-ваальсовых сил. При наличии в молекуле иона тяжелого металла (см., напр.. Протравные красители) краситель с белковыми волокнами образует координац. связи (до 100 кДж/моль), а также ионные и водородные. На хим. (синтетич.) волокнах краситель удерживается благодаря ван-дер-ваальсовым силам и водородным связям (дисперсные красители), ионным связям (кислотные и катионные красители на полиамидном и поли-акрилонитрильном волокнах соотв.), ковалентным связям (активные красители на полиамидном волокне), ионным и координац. связям (кислотные металлсодержащие красители на полиамидном волокне). О механизмах и особенностях К. в. разл. классами красителей см. также Активные красители, Дисперсные красите.ш. Катионные красители. Кислотные красители. Кубовые красители, Прямые красители и др. [c.500]

Положении, Например, в адамантане. В настоящее время кажется очевидным, что вопрос о напряжении в таких молекулах может решаться только с использованием инкрементов единственной (наиболее устойчивой) конформации, не включающих скошенных взаимодействий (т. е. инкрементов, которые применяются по схеме, основанной на ЭНЕК). Совпадение рассчитанной с использованием обычного поликонформационного инкремента для СНз теплоты образования циклогексана с экспериментальной затрудняет понимание природы энергии напряжения в циклогексане. Небольшое напряжение в циклогексане возникает частично за счет водо-род-водородного взаимодействия через кольцо. Вследствие этого молекула переходит из конформации совершенного кресла к конформации уплощенного кресла. Структура с минимальной энергией является, таким образом, результатом одновременного уменьшения напряжения, несвязанного взаимодействия за счет уплощения кольца и увеличения торсионного искажения за счет отклонения от идеальной тетраэдрической геометрии. Невозможность уменьшения подобным путем напряжения в циклогексановых кольцах, входящих в каркасные структуры, такие как адамантан, является важным фактором возникновения энергии напряжения в таких системах. [c.118]

Реакции между химически комплементарными макромолекулами в растворах следует рассматривать, как было показано выще, как кооперативные взаимодействия макромолекул. Круг таких реакций достаточно широк — это, прежде всего, ионные реакции (VII.2), (Vn.3) и (Vn.4), в которых хотя бы один из полимеров является заряженным реакции переноса протона, приводящие к образованию полимерных солей из неионизованных макромолекул наконец, это реакции, приводящие к возникновению поликомплексов, стабилизированных слабыми взаимодействиями между звеньями— водородными связями, гидрофобными взаимодействиями и др. Именно кооперативный характер взаимодействий определяет высокую устойчивость продуктов межмакромолекулярных реакций по сравнению с аналогичными соединениями, образованными из малых молекул. Рассмотрим некоторые особенности межмакромолекулярных реакций, являющиеся следствием длинноцепочечной природы реагентов. [c.241]

Данные ИК-спектров подтверждаются спектрами ПМР о наличии в молекулах полуацеталей хлораля двух конформеров, стабильность которых определяется природой спиртового остатка. В полуацеталях этиленовых, ацетиленовых и ароматических спиртов сигнал ОН-группы проявляется в виде дублета с константой спин-спинового расщепления /снон = 11—13 гц Гидроксильный протон вступает во внутримолекулярное взаимодействие с атомом хлора, поскольку л-электронные системы пространственно далеки . Спиртовые радикалы с п-электронной плотностью в наибольшей степени способствуют образованию устойчивых конформеров, содержащих внутримолекулярную водородную связь. Б меньшей степени образованию внутримолекулярной водородной связи способствуют насыщенные оксирадикалы. [c.108]

Аномально высокая основность нафт[2,3-/г]хинолиндиона-7,12 LIII однозначно доказывает наличие специфических взаимодействий, повышающих термодинамическую устойчивость его протонированной молекулы. Расщепление полосы v o в ИК-спектрах кристаллических солей хинона LIII, свидетельствующей об участии одной из карбонильных групп в образовании водородной связи, указывает, на природу этой стабилизации. Электронное взаимодействие протона как с атомом азота, так и с кислородом карбонильной группы [c.22]

Таким образом, процессы денатурации ДНК при действии кислот или щелочей в мягких условиях укладываются в общую структуру Уотсона и Крика. Некоторые водородные связи могут разрываться обратимо до начала денатурации (т. е. до разрушения двойной спирали), которая начинается, когда разрушено критическое число этих связей,— число, зависящее от температуры, ионной силы и природы растворителя [208]. Свойства растворов полимеров указывают на существенное взаимодействие между молекулами при понижении [211] pH до 2,6 аналогичный переход наблюдается при pH 11,7—11,9 [218[. ДНК, денатурированная таким путем, рассматривается как полимер, состоящий из беспорядочно переплетенных, очень подвижных цепей, содержащих ряд беспорядочно расположенных водородных связей (неразрушившихся или заново образовавшихся), со значительной свободой вращения на протяжении достаточно длинных участков цепей. В результате наличия упорядоченной структуры молекула нативной ДНК сильно вытянута и относительно жесткая (хотя она и может подвергаться слабому неупорядоченному скручиванию) [2181. В случае ДНК, денатурированной щелочью, понижение ионной силы среды сопровождается очень сильным растяжением молекулы, по-видимому вследствие отталкивания между высоко заряженными фосфатными группами. В противоположность этому конформация нативной ДНК относительно устойчива к изменениям ионной силы среды (в известных пределах) [218]. [c.567]

Природа этих особых связей была предметом многих интересных обсуждений. В 1936 г. А. Мнрский и Л. Полинг высказали предположение, что основным фактором, придающим вытянутой пептидной цепи белка ее характерную свернутую форму, является наличие водородных связей. Эта гипотеза успешно объясняла многие из известных различий в свойствах нативного (естественного) и денатурированного белка. Согласно этой теории, существует огромное количество связей, образованных неполным притяжением атома водорода аминогруппы атомом кислорода карбоксильной группы. Каждая из этих водородных связей слаба, но в молекуле белка, где имеется несколько сот атомов азота аминогрупп и такое же больщое число атомов кислорода карбоксильных групп, эти слабые связи складываются и получается устойчивая структура. [c.74]

Очевидно, нет существенной разницы между таким описанием КПЗ и описанием ковалентной природы водородной связи в гл. 6, разд. В, методом молекулярных орбиталей, за исключением симметрии рассматриваемых орбиталей. В обоих случаях образуются длинные, довольно слабые, электронодефицитные связи из двух электронов между тремя атомами системы на связывающей орбитали и второй парой электронов на несвязывающей орбитали, охватывающей концевые атомы. Далее в обоих случаях устойчивость системы, по-видимому, определяется главным образом взаилюдействиями иного типа, например электростатическим взаимодействием в водородной связи, дисперсионными или гидрофобными взаимодействиями в КПЗ, однако в Ьбоих случаях существует вероятность, что ковалентная связь может оказаться сильной и даже мо кет вносить основной вклад в устойчивость системы, если молекулы донора и акцептора имеют благоприятное строение и геометрию. [c.341]

Второй эффект состоит в том, что ири сближении двух молекул до расстояния, допускающего легкий переход протона, последний притягивается к обоим атомам силами той или иной природы при этом связь может перемещаться и да ке неоднократно от одного атома к другому. Одпако силы, действующие в обоих направлениях, остаются, в результате чего все три атома будут удерживаться вместе. Такая форма связывания двух атомов через водород называется водородной связью. Можно упомянуть три тина явлений, обусловленных водородными связями 1. Водородная связь может оказаться достаточно прочной, чтобы обеспечить длительное существование комплексов с водородной связью как кинетически независимых частиц в растворе. Таким кинетически устойчивым образованием является, например. ион дифторида водорода (FHF) . 2. Более слабые водородные связи отчетливо проявляются в ассоции])ованных системах, где они могут образовываться с такой частотой, что, несмотря на тгепродолжительность их существования, общее количество таких связей всегда велико. Этим объясняется ассоциация молекул, вызывающая уменьше1[ие летучести, увеличение вязкости и изменение других физических свойств, которое наблюдается во многих чистых жидкостях, например в аммиаке, воде, фтористом водороде, первичных и вторичных аминах, спиртах, фенолах, минеральных и орга- [c.19]

Если растворитель X — основание В, которое сильно связывает хроматографируемую кислоту А (или АН), то величинам и dBS можно придавать смысл энергии и константы устойчивости образующейся в колонке водородной связи А с В. При этом следует помнить, что вклад дисперсионных сил в относительные растворимости О и производные от них величины (ДЯ и ДС ) не исключен полностью, поскольку последние строго не одинаковы не только в растворителях X и S, но даже в разных нейтральных растворителях S. Кроме того, в активных растворителях наряду с Н-связями могут быть разные взаимодействия иной природы, проявления которых никак не отделяются от образования водородных связей, и наблюдашые хроматографические величины отражают суммарное д ствие всех сил в растворе. Однако для не слишком больших молекул силы водородных связей обычно настолько превышают вклады иных взаимодействий, что относительные растворимости определяются в основном только водородными связями. При определенных условиях по относительным растврримостям возможна достаточно точная количественная оценка не только энергий, но и констант образования водородных связей. [c.130]

Вопросы для самопроверки 1. Охарактеризуйте элементы VIА подгруппы, исходя из их положения в периодической системе. Какие степени окисления характерны для этих элементов В каком виде эти элементы встречаются в природе 2. Какие аллотропные модификации известны для серы, селена и теллура Как меняется состав молекулы серы, селена и теллура для разных модификаций 3. Как в ряду S — Se — Те — Ро изменяется окислительновосстановительная активность элементов 4. Как от серы к полонию изменяется склонность к образованию 5р -гибридных орбита-лей при возникновении химической связи 5. Какие соединения с водородом образуют элементы VI А подгруппы Как меняется устойчивость, окислительно-восстановительные и кислотные свойства водородных соединений в ряду от серы к полонию 6. На основании ЛН298 и S 298 веществ H2S, НгЗе, НгТе вычислите изменение энергии Гиббса (AG gg) для них и определите, какие из них [c.49]