Вода, водородные связи молекул

Можно рассмотреть такой пример водородной связи. В обычной воде водородная связь имеет место между атомами водорода одной молекулы и атомами кислорода другой молекулы, что может быть представлено такой структурной формулой [c.29]

Рис. 27.2. Схема водородных связей молекул воды в кристаллической решетке льда

Катионы связаны с молекулами воды донорно-акцепторной связью донором являются атомы кислорода, имеющие две свободные электронные пары, акцептором — катионы, имеющие свободные электронные ячейки. Чем больше заряд иона и чем меньше его размер,тем значительнее будет катионная доля поляризующего действия К на Н2О. Анионы связаны с молекулами воды водородной связью. Сильное влияние может привести к полному отрыву протона — водородная связь становится ковалентной. Донорная активность А" будет тем значительнее, чем больше я и меньше га . В зависимости от силы поляризующего влияния К"" и А" на молекулы Н2О будут получаться различные результаты. Так, катионы элементов побочных подгрупп и непосредственно следующих за ними элементов подвергаются более интенсивному гидролизу, чем другие ионы одинаковых с ними заряда и радиуса, так как ядра первых менее эффективно экранируются -электро-нами. [c.202]

Катионы связаны с молекулами воды донорно-акцеп-торной связью донором являются атомы кислорода, имеющие две свободные электронные пары, акцептором — катионы, имеющие свободные электронные ячейки. Чем больше заряд иона и чем меньше его ра шер, тем значительнее будет катионная доля поляризующего действия К" на Н2О. Анионы связаны с молекулами воды водородной связью. Сильное влияние может принести к полному отрыву протона— водородная связь становятся ковалентной. До-норная активность А" будет тем значительнее, чем больше п и меньше В зависимости от силы поляризующего [c.208]

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]

В кластерах с КЧ = 6 молекулы воды расположены вокруг ионов по вершинам слегка искаженных октаэдров. В случае К+ эти октаэдры искажены несколько больше, чем октаэдры вокруг Ыа+. Между молекулами воды, образующими первую гидратную оболочку иона Ыа+ в / -структурах, водородная связь никогда не образуется. Среди / -структур кластеров К(Н20) иногда возможны такие, в которых молекулы первой гидратной оболочки соединены водородной связью. Молекулы воды, принадлежащие ко второй гидратной оболочке, образуют, естественно, водородные связи как друг с другом, так и с молекулами, составляющими ближайшее окружение иона. [c.146]

Современные методы физико-химического анализа не позволяют, к сожалению, классифицировать водородные связи молекул воды с веществом торфа по энергии. В частности, в соответствующей области ИК-спектров наблюдается широкая полоса поглощения. Но феноменологическое разделение по энергии водородных связей молекул воды с органической частью торфа можно дать с определенной степенью достоверности, исходя из химического состава и структуры макромолекул отдельных компонентов. [c.64]

Поскольку гидратация анионов осуществляется за счет водородной связи, в результате поляризационного взаимодействия между комплексообразователем (анионом) и молекулами воды водородная связь может перейти в ковалентную. При этом может происходить отрыв протона от молекулы воды и присоединение его к аниону [c.239]

Фуппы (-СОО -NHз и др.), а гидратация полярных заместителей - ориентацией молекул воды в результате образования водородных связей. Молекулы гидратно-связанной белком воды можно представить в виде монослоя вокруг ионизированных И полярных групп полипептида, в то время как гидрофобные ра- [c.359]

Гидролиз по аниону можно представить как результат поляризационного взаимодействия аниона и связанных с ним водородной связью молекул воды [c.185]

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]

Аналогично вюртциту построен лед. Если мы заменим атомы цинка и серы в вюртците молекулами воды, то получим их расположение в структуре льда. Фрагмент этой структуры показан на рис. 141. Каждая молекула в структуре льда соединена водородными связями с четырьмя другими водородные связи молекул имеют тетраэдрическую направленность, обусловленную тетраэдрическим расположением sp -гибридных орбиталей атома кислорода, две из которых дают ковалентную связь с атомами водорода, а две другие заняты неподеленными электронными парами, которые притягиваются ионами водорода соседних молекул НгО. На рис. 141 черные кружки показывают положение водорода, а штриховка — область, где сосредоточен отрицательный заряд. [c.260]

Согласно механизму а, во время атаки воды основание оттягивает протон, поэтому общим результатом будет присоединение ОН . Такое возможно, так как основание еще до атаки связано с молекулой воды водородными связями. Согласно механизму б, поскольку между НВ и кислородом карбонильной группы уже существует водородная связь, при атаке воды происходит [c.326]

Долгое время необычные свойства воды были загадкой для ученых. Выяснилось, что они в основном обусловлены тремя причинами полярным характером молекул, наличием неподеленных пар электронов у атомов кислорода и образованием водородных связей. Молекула воды (рис. X1V.2, а) может быть представлена в виде равнобедренного треугольника, в вершине которого расположен атом кислорода, а в основании — два протона (рис. XIV.2, б). Две пары электронов обобществлены между протонами и атомом кислорода, а две пары неподеленных электронов ориентированы по другую сторону кислорода. Длина связи О—И составляет 96 нм, а угол между связями 105°. Связь О—Н имеет полярный характер, молекула воды также полярна. Благодаря полярности вода хорошо растворяет полярные жидкости и соединения с ионными связями. Наличие неподеленных пар электронов у кислорода и смещение обобществленных электронных пар от атомов водорода [c.371]

Ассоциация молекул спиртов, так же как и воды, происходит благодаря возникновению так называемых водородных связей. Водородная связь — особый вид связи она осуществляется между двумя электроотрицательными атомами (О, Ы, Р) водородом, соединенным с одним из них ковалентной связью (стр. 26). У молекул воды водородные связи образуются между атомами кислорода. [c.106]

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]

Таким образом, в случае отсутствия заметных водородных связей молекула кристаллизационной воды имеет рефракцию 3,35 0,1 см . Это значение сопоставлено в табл. 79 с рефракциями твердой и жидкой воды и кри- [c.180]

При дальнейшем нагревании воды водородные связи разрываются в еще большей степени, однако, освобождаемые молекулы еще входят в сохранившиеся остатки кристаллической структуры льда, поэтому плотность воды увеличивается. Только при температуре выше -t-4 °С начинает преобладать тепловое движение молекул, объем ее начинает возрастать, а плотность уменьшаться. Аномально высокие температуры замерзания и кипения воды также обусловлены водородными связями между ее молекулами. [c.28]

Водородные связи образуются также между молекулами воды, многих органических соединений и отдельными частями больших молекул. Благодаря водородным связям молекулы объединяются в ассоциаты. Например, структура фтороводорода соответствует формуле (НР) , где п = 2 -Н 6. [c.57]

Из физической химии известно, что водородная связь характерна для соединений, содержащих атомы кислорода, фтора и в меньшей степени азота Она проявляется тем сильней, чем больше электроотрицательность атомов-партнера и чем меньше его размеры, т.е. молекулярная масса. Электроннографическими исследованиями установлено, что благодаря водородным связям молекулы могут объединяться в димеры и даже полимеры. Способностью к ассоциации отличаются вода, спирты, карбоновые кислоты, фтороводород, аммиак и многие другие. Ассоциация приводит к повышению температур [c.64]

Вследствие наличия водородной связи молекулы воды ориентируются относительно одна другой, образуя связи, изображенные на схеме, приведенной ниже, пунктиром [c.39]

Анионы А"- связываются с молекулами воды водородной связью. Сильное воздействие анионов может привести к полному отрыву протона — водородная связь становится ковалентной — анион входит в состав молекулы кислоты (или аниона видй HS , НСОз и т.п.). Взаимодействие анионов с протонами А"-Тем значительнее, чем больше п и меньше г (А"-). В зависимости от силы поляризующего влияния К"" " и А" на молекулы Н2О будут получаться различные результаты. Так, KaTHOHiJ элементов побочных подгрупп и непосредственно следующих за ними элементов подвергаются более интенсивному гидролизу, чем другие ионы одинаковых с ними заряда и радиуса, так как ядра перБых менее эффективно экранируются -электронами, [c.265]

При низких температурах жидкая вода имеет аномально высокую энергию взаимодействия молекул друг с другом. Эта энергия взаимодействия обусловлена существованием между молекулами воды водородных связей. Наиболее эффективные водородные связи образуются в условиях, в которых каждая молекула воды окружена четырьмя ближайшими молекулами воды, ориентированными к центральной молекуле приблизительно под равными углами. В жидкой воде при низких температурах описанное расположение молекул воды является преобладающим. Это расположение молекул воды напоминает структуру твердого льда . Из-за малого числа ближайших соседних молекул (четыре) указанная структура далека от "плотной упаковки" и имеет пустоты. [c.161]

В медном купоросе Си504-5Н20 вокруг Си (II) координированы четыре молекулы воды в плоскости и две 504 -группы по оси. Пятая молекула Н2О играет роль мостика, объединяющего водородными связями молекулы Н. 0 в плоскости и 504 -группу [c.627]

Кинетические данные показывают, что аналогично влияет температура на длительность коагуляции. Из данных по зависимости длительности разделения фаз от температуры могут быть определены пороговые температуры коагуляции Гпор, и Тпор,, которые, так же как Спор, и Спор > являются характерными параметрами процесса коагуляции для данного типа латекса [45]. Если при введении электролита в латексные системы происходит резкое уменьшение сил электростатического отталкивания между частицами за счет снижения -потенциала частиц и подавления диссоциации адсорбированных молекул ПАВ (и изменения растворимости молекул ПАВ), то под влиянием теплового воздействия происходит ослабление водородных связей молекул воды и ПАВ адсорбционного слоя, что также способствует гидрофобизации системы и понижению ее устойчивости. В интервале времени тг — ть по-видимому, преодолевается энергетический барьер, препятствующий коагуляции системы и разделению фаз. При проведении коагуляции в условиях, при которых концентрация электролита Сэл Спорг и [c.258]

Структура и свойства связанного слоя определяются природой и свойствами каждого компонента в слое. Так, в случае разделения водных растворов полярных органических веществ структура связанного слоя, в отличие от структуры слоя, состоящего в основном из молекул воды, имеет дефектные участки. Это о бусловлено некомненсврован-ностью меж[молекулярных сил в участках раствора, где молекулы воды связаны с гидрофобными частями молекул растворенных веществ. Такая структура 1менее прочна, так, как водородные связи молекул оды, прилегающих к дефектным участкам, ослабляются из-за понижения донорной спо собности ОН-групп, поскольку неподеленная пара электронов этих молекул перестает служить одновременно акцептором протонов в водородной связи. [c.220]

Благодаря наличию в воде водородных связей и тетраэдрическому характеру структуры в расположении ее молекул отмечается высокая степень упорядоченности — они объединяются в рои (рис. 1.6). Внутренняя часть роев содержит молекулы воды, сохраняющие четыре водородные связп не нарущенными, т. е. объединенными в тетраэдрический льдоподобный каркас. При такой ажурной льдоподобной структуре в воде возникают многочисленные пустоты, обусловливающие большую ее рыхлость. [c.23]

Являясь неполярными, углеводородные жидкости слабо растворяются в воде. Возможность растворения в воде углеводородов, как и других неполярных веществ, определяется числом льдоподобных структур. Чем больше этих структур, тем больше полостей, куда могут внедриться неполярные молекулы, и тем больпзе величина их растворимости. Эти факторы редко учитывают, например, при бурении в интервалах многолетнемерзлых пород, когда при повышении температуры водородные связи молекул замерзшей воды разрываются, уменьшая число льдоподобных образований, и изменяют адгезионные характеристики углеводородных пленок. Больнюе значение при этом имеет соотношение размеров молекул углеводородных жидкостей и пустот в льдоподобных структурах, наличие в воде органических и неорганических веществ, стабилизирующих ее структуру и приводящих к возникновению в системе процессов высаливания и всаливания неполярных молекул. Эти явления, кажущиеся несущественными на первый взгляд, оказывают большое влияние на процессы, происходящие на различных поверхностях раздела в промывочных жидкостях. [c.28]

Водородная связь. В тех случаях, когда водород соединен с сильно электроотрицательным элементом, он может образовать водородную связь, которая является промежуточной между химической и меж-молекулярной. Эта связь обусловлена тем, что смещение электрона от атома водорода превращает его в частицу, не имеющую электронов, не отталкивающуюся электронами других частиц, т. е. испытывающую только притяжение. Водородная связь проявляется тем сильнее, чем больше электроотрицательность атома-партнера и чем меньше его размеры, поэтому она характерна для соединений фтора и кислорода, в меньшей степени — для азота и еще в меньшей степени — для хлора и серы. Соответственно меняется и энергия водородной связи. Благодаря водородным связям молекулы объединяются в димеры, полимеры и ассоциаты. Ассоциация приводит к повышению температуры плавления и температуры кипения, изменению растворяющей способности и т. д. Водородная связь образуется очень часто, и объясняется это тем, что молекулы воды встречаются повсеместно. Каждая из них, имея в своем составе два атома водорода и две необобществленные электронные пары, может образовать четыре водородные связи. [c.237]

Анионы А " связываются с молекулами воды водородной связью. Сильное воздействие анионов может привести к полному отрыву протона от молекулы НгО - водородная связь становится ковалентной. В результате образуется кислота или анион типа Н5 , НСОГ и т. п. Взаимодействие анионов К с протонами тем значительнее, чем больше заряд аниона и меньше его радиус. Таким образом, интенсивность взаимодействия вещества с водой определяется силой поляризующего влияния К" и А " на молекулы Н2О. Так, катионы элементов побочных подгрупп и непосредственно следующих за ними элементов подвергаются более интенсивному гидролизу, чем другие ионы одинаковых с ними заряда и радиуса, так как ядра первых менее эффективно экрлнируюгся с/-электронами. [c.283]

Для цеолита NaX интенсивная размытая полоса довольно симметрична, что указывает на приблизительное постоянство энергии водородной связи молекул воды при средних заполнениях полостей. Это соответствует виду зависимости q от /г для цеолита NaX (см. рис. 2.14). В случае же адсорбции воды цеолитом KNaX эта полоса несимметрична и смещение частоты валентного колебания гидроксильных групп молекул воды, Av, характеризующее прочность водородной связи, изменяется с ростом заполнения. Оно велико при небольших л с дальнейшим ростом п уменьшается, потом снова возрастает, опять уменьшается, и, наконец, [c.43]

Мнения некоторых исследователей согласуются в том, что качественное поведение воды является поведением системы связанных посредством случайных водородных связей молекул воды, которая подвержена непрерывному реструктурированию (см. [12] [13], разд. ПВ, с. 3405 [14], с. 4185 [15], с. 419 и 426 [16] [17], с. 125). Это побудило авторов указанных работ и других исследователей использовать модели случайных графов для изучения свойств воды . Существование резких фазовых переходов, наблюдаемых в воде, и внезапное появление гигантских компонент в случайных графах при величинах критической вероятности делают такие модели особенно привлекательными. Первоначальные попытки использования этого подхода привели к установлению того факта, что случайные графы типа графов Эрдёша — Реньи не являлись полностью удовлетворительными для моделирования такой физической системы [c.501]

Помимо увеличения концентрации органических молекул в водной фазе добавление ониевых катионов существенно изменяет структуру воды и тем самым активность попавших в водную фазу органических молекул. Структура воды нарушается вследствие разрушения гидратной оболочки вокруг ионов "ОН (наименьшей гидратной структурной группировкой является группировка Н3О2, с которой прочными водородными связями связаны другие молекулы воды) при введении что приводит к появлению свободных (не связанных водородными связями) молекул воды. Это подтверждается исследованием ИК-спектров гидратированных полимерных пленок, содержащих группы ЫМег, +N> 63 1 , +НМеэ - ОН [19]. [c.20]

Для соединений, молекулы которых содержат атомные группировки Р—Н, О—Н, N—Н, структуру кристаллов в основном определяет водороднал связь, молекула воды, имеющая две полярные связи О—Н и две направленные [c.117]

Газы, способные сами образовывать водородные связи с молекулами воды при внедрении в квазиклатратную полость, образуют водородные связи с молекулами воды, обрамляющими полость, и квазиклат-ратная полость из-за этого разрушается. При этом общий результат внедрения газа будет неотличим от внедрения газа в квазикристаллическую полость. Теплота растворения газа, способного к образованию водородных связей, при низких температурах обычно меньше теплоты растворения неполярных газов. Это объясняется тем, что несмотря на образование водородных связей газ — вода, одновременно разрушаются эффективные водородные связи молекул воды друг с другом. Эго с качественной точки зрения объясняет то, что растворение в воде газов, образующих с ней водородные связи, сопровождается при низких температурах меньшим тепловым эффектом-, чем растворение неполярных газов. [c.162]

Взаимодействие между молекулами воды. Структура кои-деисироваииых фаз. Молекулы В., обладая значит, дипольным моментом, сильно взаимод. друг с другом и полярными молекулами др. в-в. При этом атомы водорода могут образовывать водородные связи с атомами О, N, F, I, S и др. В водяном паре при невысоких т-рах и умеренных давлениях присутствует небольшое кол-во (ок. 1% при т-ре кипения и атм. давлении) димеров В, (для них ДЯ бр 15 кДж/моль), расстояние между атомами кислорода 0,3 нм. В конденсиров. фазах каждая молекула В. образует четыре водородные связи две-как донор протонов и две-как акцептор протонов. Средняя длина этих связей в кристаллич. модификациях льда и кристаллогидратах ок. 0,28 нм. Угол О—Н...О стремится к 180°. Четыре водородные связи молекулы В. направлены приблизительно к вершинам правильного тетраэдра (рис. 2). [c.395]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология