Природа водородной связи

Природа водородной связи [c.165]

При рассмотрении природы сил, обеспечивающих устойчивость водородной связи, прибегают к электростатической или ковалентной модели. В соответствии с электростатической моделью эта связь образуется в тех случаях, когда атом водорода связан с сильно электроотрицательным атомом А, который притягивает к себе электроны, создавая тем самым положительный заряд на атоме водорода. Водородный мостик образуется в результате ди-поль-дипольного взаимодействия между поляризованной связью [c.161]

Большинство свойств полимеров зависит не только от молекулярной массы, молекулярно-массового распределения, но и определяются меж- и внутримолекулярными взаимодействиями полимерных цепей в агрегированном состоянии. Подобные взаимодействия обусловлены дисперсионными и индукционными силами, дипольными взаимодействиями и водородными связями, действующими как между различными частями одной и той же молекулы, так и соседними макромолекулами. Природа и силы взаимодействия зависят не только от химического строения мономеров, но и от того, каким образом мономерные звенья связаны между собой в полимерной молекуле. [c.317]

Исследование водородной связи имеет большое значение в физике и химии. Н-связь достаточно широко распространена в природе и в силу своей прочности поддается экспериментальному изучению. Она определяет структуру многих биологических объектов (белков, нуклеиновых кислот и др.) и технологию ряда процессов промышленного производства (адсорбцию, крашение и обработку других полимерных волокон). [c.112]

Долгое время предполагалось, что водородная связь имеет электростатическую природу. Эмпирически это подтверждалось тем, что ее энергия сравнима с энергией взаимодействия точечных зарядов, способных поляризоваться на донорной и акцепторной группах. Однако электростатическая модель была не в состоянии объяснить некоторые, в частности спектральные, свойства комплексов. [c.166]

Разносторонние сведения о водородной связи в состоянии дать лишь строгая теория. Ее назначение состоит не только в объяснении экспериментально установленных закономерностей, но и в предсказании новых проявлений ВС. Такая теория должна вскрыть свойства молекул, способных образовывать водородные связи, и тем самым дать глубокий анализ ее природы. [c.166]

Дипольная поляризация характерна для полярных диэлектриков. Сущность этого вида поляризации заключается в повороте (ориентации) в направлении электрического поля молекул, имеющих постоянный электрический момент (рис. 15.3, в). Более строго дипольную поляризацию можно объяснить не как непосредственный поворот полярных молекул под действием внешнего электрического поля, а как внесение этим полем некоторой упорядоченности в положения полярных молекул, непрерывно совершающих хаотические тепловые движения. Следовательно, дипольная поляризация по своей природе связана с тепловыми движениями молекул, и на нее оказывает существенное влияние температура. Дипольная поляризация в простейшем виде проявляется в газах, жидкостях и аморфных вязких веществах в кристаллах (при температурах ниже точки плавления) диполи молекул обычно заморожены , т. е. закреплены на своих местах и не могут ориентироваться. Однако дипольная поляризация все же наблюдается в некоторых кристаллических телах с неплотной упаковкой молекул, например в водяном льде и других кристаллах с водородными связями, где переориентация диполя заключается в перескоке протона из одного положения в другое. В полимерах может иметь место поворот (или переброс) не целых молекул, а отдельных их частей ( сегментов ). [c.116]

Эта зависимость вытекает из самой природы явления. Раньше указывалось, что комбинационное рассеяние является некогерентным, поэтому следует ожидать пропорциональной зависимости интенсивности рассеянного света от числа частиц данного вещества в единице объема. Такая зависимость в большинстве случаев соблюдается. В частности, в случае неполярных молекул и при отсутствии водородной связи в довольно широком диапазоне изменения концентраций мо кно считать интенсивность линий комбинационного рассеяния 1 пропорциональной числу молекул в единице объема п [c.790]

Есть основания полагать, что в ассоциированных жидкостях в достаточном удалении от критической точки вязкость в основном определяется кинетикой физико-химической реакции образования и распада молекулярных комплексов, образованных водородными связями, их структурными особенностями, природой сил, вызывающих ассоциацию. Согласно работам [3—5], ассоциация одноатомных спиртах представляет собой цепочечные комплексы, реакция образования и разрушения которых может быть представлена в следующем виде [c.27]

Силы притяжения возникают на поверхности адсорбента благодаря тому, что силовое поле поверхностных атомов и молекул не уравновешено силами взаимодействия соседних частиц. По физической природе силы взаимодействия молекул поглощаемого вещества и адсорбента относятся в основном к дисперсионным, возникающим благодаря перемещению электронов в сближающихся молекулах. В ряде случаев адсорбции большое значение имеют электростатические и индукционные силы, а также водородные связи. [c.189]

Поскольку нейтральный атом водорода имеет только один электрон, то, естественно, считать, что он может обладать только одной химической связью. Однако известно, что при некоторых условиях атом водорода может быть связан значительными силами притяжения одновременно с двумя атомами, образуя тем самым так называемую водородную связь между ними. Энергия такой связи порядка 0.1 эВ. Водородная связь имеет электростатическую природу. Она возникает при участии атома водорода лишь между наиболее электроотрицательными атомами, в частности между атомами Р, О и N. Рассмотрим образование этой связи. Атом водорода может образовать полярную ковалентную связь с одним из соседних атомов, обладающих большой электроотрицательностью (см. ниже). При этом атом водорода приобретает положительный заряд и способен образовать электростатическую связь с другим соседним атомом, обладающим неподеленной электронной парой. В предельном случае при формировании этой связи атом водорода теряет свой единственный электрон, отдавая его одному из двух соседних атомов, и превращается в протон, который и осуществляет связь между атомами. Малые размеры протона не позволяют ему иметь ближайшими соседями более чем два атома. Таким образом, водородная связь осуществляется только между двумя атомами. [c.36]

Различают две группы межатомных и межмолекулярных связей, имеющих электрическую природу 1) физические (ван-дер-ваальсовские) и 2) химические (ионная, ковалентная, металлическая, водородная, донорно-акцепторная и их сочетания). Прочность химических связей (энергия, требуемая для разъединения вещества на отдельные молекулы, атомы или ионы) составляет десятки и сотни килоджоулей, а физических — доли и единицы килоджоуля. [c.433]

Положение линии протонного магнитного резонанса (ПМР) чрезвычайно чувствительно к образованию водородной связи, и поэтому спектроскопия ПМР является весьма плодотворным и перспективным методом исследования процессов ассоциации [ ]. Однако физический смысл смещения линии при образовании водородной связи в настоящее время еще не до конца ясен, тем более что природа самой водородной связи вызывает споры [ > ]. Существуют две концепции природы водородной связи — электростатическая [ ] и донорно-акцепторная [ ]. Соответственно эти две концепции различным образом объясняют причину химического сдвига сигналов ПМР нри образовании водородной связи [ > ]. Для. решения этого вопроса наряду с теоретическими изыска11иями имеет определенное значение нахождение эмпирических зависимостей прочности водородной связи от различных факторов строения. [c.339]

Характер адгрзии объясняют несколько концепций, не противоречащих друг другу. Так, в работе [136] указывается, что величина адгезии покрытия обусловливается смачиванием поверхности подложки покрытИе.м, т. е. способностью связующего вытеснить газы и влагу, удерживаемые с помощью водородных связей на поверхности адсорбированного мономолекулярного слоя. В работе [137] адгезия расС.матрнвается как результат электростатического притяжения между зарядами двойного электрического слоя, образованного на поверхности раздела покрытие — подложка. Ряд других авторов видит природу адгезии в химическом взаимодействии матепнала покрытия и металла [138] и др. [c.171]

Имеется несколько гипотез о природе поверхностной проводимости в присутствии адсорбированной воды а) адсорбированная вода диссоциирует б) гидратируются адсорбированные на поверхности ионы1 в) щелочные ионы диффундируют из поверхностного слоя адсорбента в пленку влаги (например, в случае стекла) д) происходит сильная протонизация координационносвязанных молекул воды, которая способствует интенсивному протонному обмену внутри роя при наличии водородных связей. Многие наблюдения подтверждают диссоциацию молекул физически (и химически) адсорбированной воды. [c.51]

Атомы, входящие в основную цепь, связаны прочной химической (ковалентной) связью. Энергия химических связей составляет 330—360 кДж/моль, силы межмолекулярного взаимодействия, имеющие обычно физическую природу, значительно меньше (5— 40 кДж/.моль). Наиболее сильные межмолекулярные взаимодействия осуществляются посредством водородных связей (до 50 кДж/моль). Сцепление молекул материала за счет сил притяжения называется когезией. Макромолекулы могут быть построены из одинаковых по хиглическому строению мономеров (полимеры) или разнородных звеньев (сополимеры). [c.435]

В водородной связи атом водорода соединен с двумя другими атомами. Правила возникновения межатомной связи предполагают, что у атома водорода, использующего только 15-орбиту для межатомного взаимодействия, не могут возникнуть две ковалентные связи. Объяснение образования водородной связи базируется на полярной природе связей F-H, 0-Н, N-H. Например, в молекуле НзО электронная пара, образующая связь в группе 0-Н, смещена к ядру кислорода и удалена от ядра водорода. Такой частично ионный характер связи 0-Н ведет к тому, что атом водорода приобретает некоторый положительный заряд, а это позволяет электронам другого атома О приблизиться к протону, если даже протон уже связан. Образуется вторая, более слабая водородная связь (на рис, 2.4 для молекулы воды ковалентная связь обозначена сплошными линиями пересекающихся орбит атомов кислорода (большие кружки) и водорода (маленькие кружки), а водородная - изтосгирной линией). [c.29]

Ввиду широкой распространенности воды в природе вопрос о ее воздействии на прочность твердых тел имеет большое практическое значение. Молекула воды состоит из ядра атома кислорода, Двух протЬнов и десяти электронов. Ее мйжно представить себе в виде правильного тетраэдра, в центре которого расположено ядро атома кислорода (расстояние от центра до вершин тетраэдра равно (0,95-Ь 0,99) 10 см). Две вершины тет-рээдра (в которых находятся протоны) несут положительный заряд, а двум другим вершинам можно приписать отрицательный заряд. Ковалентная связь О—Н весьма прочна, ее энергия равна 109 ккал1моль. Исключительная полярность молекулы воды и наличие двух положительных водородных ионов (протонов) Н+ объясняет многочисленные аномалии в поведении воды и ее способность к образованию довольно прочных соединений с другими полярными молекулами. Вследствие того, что у иона № отсутствует электронная оболочка (и потому его размеры в тысячи раз меньше, чем у всех остальных ионов), он притягивается электронами других молекул и может внедряться в их электронные оболочки. Таким образом, водородная связь ослаб-ляет связи, присутствующие в твердом теле поэтому вода всегда уменьшает прочность твердых тел и способствует их разрушению. (Энергия водородной связи для полярных молекул равна примерно 6—12 ккал моль.) [c.435]

Пе останавливаясь на особенностях природы сил взаимодействия, отметим слеяуюптие виды связи частиц в твердых телах связь Ван-дер-Ваальса, ионная связь, ковалентная связь, металлическая связь и водородная связь [37, 74]. Наиболее универсальной является связь Ван-дер-Ваальса. Она возникает во всех без исключения случаях. Вместе с тем это наиболее слабая связь с энергией порядка 10" Дж/моль, характерной для мало устойчивых и легко летучих структур с низкими точками плавления. Ионная связь является типичной химической связью, широко распространенной среди неорганических соединений. К таким соединениям относятся интерметаллические соединения, например, карбиды и нитриды, а также окислы металлов, сульфиды и другие полярные соединения [278. Энергия ионной связи составляет 10 Дж/моль, что характерно для соединений с высокой точкой плавления. В некоторых металлах и во многих интерметаллических соединениях встречается ковалентная связь с энергией 10 Дж/моль. Металлическая связь, возникаюш,ая [c.17]

Согласно адсорбционной теории адгезия объясняется действием межатомных (химических) и/или межмолекулярных (ван-дер-ваальсовых, физических) сил, имеющих электрическую природу. В результате действия этих сил образуются различные связи диполь-диполь, диполь-индуцированный (наведенный) диполь, водородная связь, ионная связь, координационная связь, ковалентная связь и др. Вместе с тем ДеБрейне образование химических связей на границе клеевой слой-субстрат считал маловероятным. Современные данные опровергают это положение. Имеется много доказательств образования химических связей между клеевым слоем и соединяемым материалом, между покрытием и подложкой [45, с. 250 46, с. 20 [c.449]

Наряду с коллективным взаимодействием за счет вандерваальсовых сил [ ] широко распространено и специфическое взаимодействие молекул с образованием комплексов с водородными связями, переносом заряда, л -комплексов. Особый интерес, и вследствие практической важности [ ], имеет специфическое взаимодействие между X—Н-групнами и я-электро-нами соединений с кратными связями. Такого рода взаимодействие обнаружено в растворах адсорбционном слое °], кристаллах [ ]. Неясность природы сил и механизма этого взаимодействия вы- [c.20]

По-видимому рост интенсивности поглощения С—Н-полосы при добавке перхлоратов является результатом слабой водородной связи С—Н-группы кетонов с анионом СЮ . Как известно [1 ], изменение интенсивности при образовании водородной связи является чувствительным спектроскопическим критерием водородной связи. Различие в смещении полосы С—Н для одного и того же аниона I но различных катионов Ка" " имеет ту же природу, что и для нитрильных и ацетонных растворов этих солей [c.287]

Молекулярные силы, которые являются следствием молекулярной связи, обусловлены ориентационным, индукционным и дисперсионным взаимодействиями. Кроме того, между молекулами может возникнуть водородная связь. Для определения соотношения между природой и числом связей следует рассмотреть молекулярное взаимодействие кристаллических и аморфных тел. Для кристаллических тел молекулярное взаимодействие и константа этого взаимодействия определяются су.ммированием парных взаимодействий атомов (ионов) [99]. Равновесная работа адгезии в этом случае определяется суммой энергий молекулярного притяжения, индукционного взаимодействия для ионных кристаллов и отталкивания при перекрывании электронных оболочек. При сближении аморфных тел производят интегрирование всех парных взаимодействий атомов. [c.103]

В системах со слабыми взаимодействиями трудно провести границу между различными типами связей. Энергия комплексов с водородной связью может быть сравнима с энергией вандерваальсовских взаимодействий. Под влиянием теплового движения молекул водородные связи могут разрываться, и введенные в 15 классификации теряют свой смысл. Это обстоятельство иногда порождает противоположные толкования природы и механизма взаимодействия молекул. Так, например, изменение параметров колебательных полос молекулы НС1 и других галогеноводородов при растворении в ССЦ достаточно убедительно объяснено исходя из теории вандерваальсовских межмолекулярных взаимодействий [2]. Согласно [7], значительное увеличение интегральной интенсивности, сдвиг частоты Q-ветви в красную сторону, прогрессивное увеличение этого сдвига в ряду растворителей с возрастающей донорной способностью удовлетворяют всем признакам водородной связи (см. 31). [c.137]

Значительные изменения приобретают иногда обертоны деформационных колебаний (исследование их сопряжено с большими экспериментальными трудностями, связанными с наложением полос и их слабой интенсивностью). Они отчетливо проявляются, например, в спектре поглощения первого обертона деформационного колебания СИ раствора хлороформа в триэтиламине, исследованного Щепкиным [9] (рис. 63). При образовании комплекса частота колебания увеличивается, а интенсивность полосы резко возрастает. Когда изменения обертонных полос, как в приведенном примере, явно выражены, они позволяют получать дополнительную информацию о природе и свойствах водородной связи, [c.164]

Хотя эластичность связи, выраженная в уравнении (1) силовой постоянной /, и массы связанных атомов являются наиболее важными факторами, определяющими частоту, имеется, кроме того, множество других факторов, как внутренних, так и внешних по отношению к молекуле, которые также оказывают влияние на частоту поглощения. Электрические эффекты, пространственные эффекты, природа, размер и электроотрицательность близлежащих ато.мов, фазовые изменения и водородные связи — все это может вызывать изменение частоты. Иногда небольшие изменения в строении могут быть поставлены в соответствие с постоянно наблюдаемыми смещениями полос по частоте. Частоты валентных колебаний кратных связей и связей А — Н наименее подвержены влиянию структурных изменений внутри молекулы, за исключением случая внутримолекулярной водородной связи, но более чувствительны к изменениям внешнего окружения. Валентные же колебания скелетных ординарных связей между одинаковыми атомами или атомами, близкими по массе, а также подавляющее большинство дефор-.мационных колебаний сильно зависят от внутримолекулярных -структурных изменений. Чем менее чувствительна групповая. частота поглощения к изменениям внутреннего строения и внеш- него окружения молекулы, тем большую ценность она пред-"ч ставляет для целей корреляции. [c.17]

Поверхностно-активные анионы, в том числе и галогенид-ионы, могут по-разному влиять на отдельные стадии катодного процесса. Это связано с тем, что адсорбция анионов оказывает следующее влияние на кинетику выделения водорода [50] увеличивается отрицательное значение фгпотенциала, изменяется энергия адсорбции или энергия связи с металлом атомарного водорода ме-н, происходит блокировка части поверхности электрода. Если последний фактор действует одинаково на все возможные стадии выделения водорода, то первые два могут существенно изменить природу водородного перенапряжения, т. е. привести к смене лимитирующей стадии. [c.41]

Развиваемые в последние годы представления [6—12, 15, 17] о квазисетчатом строении аморфных полимеров линейного строения, согласно которым в полимере имеются так называемые физические узлы, образованные межмолекулярными связями нехимического происхождения, позволили использовать некоторые положения кинетической теории упругости для объяснения явлений, сопутствующих ориентационной вытяжке аморфных полимеров. Природа межмолекулярных связей в таких полимерах различна взаимодействие полярных групп [10], водородные связи, переплетения или перехлесты полимерных цепей [12, 14] и т. д. Возможность применения квазисетчатой модели при исследовании линейных полимеров обусловливается сходством ряда показателей этих полимеров с характеристиками редкосетчатых полимеров. К таким характеристикам относятся деформативность и прочность в эластическом состоянии, фотоупругие свойства и др. В то же время отмечается ряд [c.114]

Развитие химии, биохимии, химии высокомолекулярных соединений выдвигает перед учением о строении М. ряд новых задач. Наиболее актуальные вопросы связаны со строением и свойствами свободных радикалов, ионов сложных органич. соединений, металлоорганич. соединений, с конформациями молекул. Современная физика и химия применяют при решении соответствующих задач новые методы, разработанные в последние десятилетия электронный и ядерный магнитный резонанс, радиоспектроскопию, изотопный обмен и т. д. Весьма важны вопросы, относящиеся к таутомерным превращениям М., идущим путем перехода протона от одного атома к другому. Здесь большую роль играет водородная связь, природу к-рой еще нельзя считать вполне изученной. Изучение др. видов межмолекулярных взаимодействий и конформаций М. необходимо для понимания строения и условий возникновения надмолекулярных структур, в свою очередь определяющих свойства молекулярных кристаллов, полимеров, биологич. систем. В связи с проблемами молекулярной биофизики, выдвинувшимися на первый план, наряду с указанными вопросами необходимо исследование поведения М. в открытых системах. [c.284]

В последнее время было показано, что концепция водородной связи имеет исключительно важное значение для понимания структуры протеинов и природы ряда биологических процессов. Полинг [30] считает, что но мере того, как методы структурной химии будут все больше использоваться для решения физиологических проблем, будет найдено, что значение понятия водородной связи для физиологии будет становиться все более важным — более важным, чем все другие простые структурные характеристики . Детальный обзор современного состояния наших знаний о водородной связи в последнее время был дан Пиментелом и Мак-Клеланом [33]. [c.437]

Действительно, монохроматические (одночастотные) излучения рассматриваемого диапазона в окружающей природе отсутствуют сквозь атмосферу они практически не проходят. Учитывая, что живые организмы используют все внешние факторы, которые могут оказаться полезными для их жизнедеятельности, нельзя было исключить, что они приспособились и к использованию отмеченного выше обстоятельства. Этот очень высокочастотный диапазон может быть использован для обработки большого объема информации. Энергия квантов данного диапазона /if, с одной стороны, меньше энергии теплового движения атомов и молекул кТ , а с другой — много меньше энергии даже слабых водородных связей в живых организмах, составляющей 10 эрг, и может привести к их разрыву лишь при многоквантовых процессах. Отсутствие повреждающего действия на организм в совокупности с большой информационной емкостью может благоприятствовать использованию рассматриваемых диапазонов волн живыми организмами для связи и управления, причем при невысоком уровне мощности управляющих сигналов. [c.9]

В природе существует множество кристаллов с водородными связями. Наиболее широко известным примером является лед, в котором атомы 1г СЛ0р0да образуют решетку с координационным числом четыре, где меж-ду каждой парой соседних атомов расположен ион водорода. Каждый та- 0й ион находится ближе к одному из концов связи, на которой он размещен. Слэтер [209] предположил (основываясь на соображениях локальной Нейтральности), что ионы должны подчиняться правилу льда [c.131]

Предлагаемые теории чаще всего алишком сложны для обычного использования. Мы предпочитаем более простой подход, в котором влияние растворителей на спектры флуоресценции делится произвольным образом на общее и специфическое. Под-общими эффектами мы подразумеваем те, которые зависят от показателя преломления п и диэлектрической постоянной е - физических констант, отражающих свободу движения электронов в молекулах растворителя и дипольный момент этих молекул. Специфические влияния растворителей мы связываем со специфическими химическими взаимодействиями между флуорофором и молекулами растворителя (это, в частности, образование водородных связей и комплексов). Как общие, так и специфические влияния растворителей могут приводить к значительным спектральным сдвигам. Разделение этих эффектов на две категории удобно из-за различной природы спектральных сдвигов. Можно полагать, что общие эффектй всегда будут присутствовать. В противоположность этому специфические эффекты будут зависеть от конкретной химической структуры молекул растворителя и флуорофора. [c.196]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...