Водородная связь - тип связи между атомами, промежуточный между валентным и невалентным межатомным
взаимодействием. В. с. может образоваться при наличии атома H между двумя
эл--отрицат. атомами - F, N или О, причём с одним из этих двух атомов атом водорода
связан ковалентной связью.
Природа В. с. состоит в
том, что электронная плотность на линии связи О-H (N-H и т. д.) смещается к
более эл--отрицат. атому О (N и т. д.). При этом протон водорода "оголяется",
что способствует сближению эл--отрицат. атомов соседних молекул. В результате
расстояния О. . .О и N. . .О в В. с. О-H. . .0 и N - H. . .О оказываются примерно
равными сумме ван-дер-ваальсовых атомных радиусов, т. е. эл--отрицат.
атомы в кристаллах сближаются так, как будто бы атома водорода между ними нет.
Энергия В. с. на 1-1,5
порядка меньше энергии хим. связи и на 2-3 порядка больше энергии невалентного
ван-дер-ваальсова взаимодействия. Наиб. сильную В. с. образуют между собой молекулы
HF, к-рые способны соединяться в полимерные структуры H2F2,
H3F3, H4F4, H6F5
и H6F6 (последняя особенно устойчива, поскольку является
кольцеобразной и, следовательно, стабилизирована дополнительной В. с.). Весьма
сильные B.с. (с энергией ~30 кДж/моль каждая) стабилизируют димер муравьиной
к-ты устойчивый даже в парообразном состоянии. В жидкой и твёрдой воде энергия
В. с. составляет ~20 кДж/моль. Примерно такой же энергией характеризуются В.
с. N-H. . .О и О-H. . .О во мн. биологически важных молекулах - белках, нуклеиновых
к-тах, углеводах и пр.
Наличием В. с. обусловлено
своеобразие структуры и физ. свойств воды и водных растворов. Кристаллич. структура
льда, существующая при обычных условиях, представляет собой ажурную сетку B.с.,
в к-рой имеется большое кол-во пустот. При плавлении льда эти пустоты частично
заполняются молекулами воды, и потому плотность воды выше плотности льда.
В. с. могут быть не только
межмолекулярными (как в рассмотренных выше примерах), но и внутримолекулярными.
Внутримолекулярные В. с. являются одним из осн. факторов, стабилизирующих глобулярную
структуру молекул белков, к-рая определяет функционирование белков в живых клетках;
они же в значительной степени влияют на свойства древесины и бумаги, построенных
из волокон целлюлозы, и отвечают за уникальную структуру молекул нуклеиновых
K-T.
В. Г. Дашевский.
|
|
 |
