Что такое водородная связь?Das bekannte Beispiel für diese Bindung ist gewöhnliches Wasser (H2O). Aufgrund der Tatsache, dass das Sauerstoffatom (O) elektronegativer ist als zwei Wasserstoffatome (H), werden die Bindungselektronen von den Wasserstoffatomen weggezogen. Durch die Ausbildung einer solchen kovalenten polaren Bindung entsteht ein Dipol. Ein Sauerstoffatom erhält eine nicht sehr große negative Ladung, und Wasserstoffatome erhalten eine kleine positive Ladung, die von Elektronen (ihrem einsamen Paar) am Sauerstoffatom des benachbarten H2O-Moleküls (dh Wasser) angezogen wird. Man kann also sagen, dass die Wasserstoffbindung die resultierende Anziehungskraft zwischen dem Wasserstoffatom und dem elektronegativen Atom ist. Ein wichtiges Merkmal eines Wasserstoffatoms ist, dass beim Anziehen seiner Bindungselektronen sein Kern freigelegt wird (dh ein Proton, das nicht von anderen Elektronen abgeschirmt wird). Und obwohl die Wasserstoffbindung schwächer als die kovalente Bindung ist, bestimmt genau dies die gesamte Reihe der anomalen Eigenschaften von H2O (Wasser).
Чаще всего эта связь образуется с участием атомов folgende Elemente: Sauerstoff (O), Stickstoff (N) und Fluor (F). Dies liegt daran, dass die Atome dieser Elemente klein sind und sich durch eine hohe Elektronegativität auszeichnen. Bei größeren Atomen (Schwefel S oder Chlor Cl) ist die resultierende Wasserstoffbindung schwächer, obwohl diese Elemente elektronegativ mit N (d. H. Stickstoff) vergleichbar sind.
Es gibt zwei Arten von Wasserstoffbrückenbindungen:
1. Wasserstoff intermolekulare Bindung - tritt zwischen zwei Molekülen auf, zum Beispiel: Methanol, Ammoniak, Fluorwasserstoff.
2. Intramolekulare Wasserstoffbrückenbindung - erscheint in einem einzelnen Molekül, zum Beispiel: 2-Nitrophenol.
Gegenwärtig gibt es auch die Meinung, dass die Wasserstoffbindung schwach und stark ist. Sie unterscheiden sich in Energie und Bindungslänge (Abstand zwischen Atomen):
1. Wasserstoffbrückenbindungen sind schwach. Die Energie beträgt 10-30 kJ / mol, die Bindungslänge 30. Alle oben aufgeführten Substanzen sind Beispiele für normale oder schwache Wasserstoffbrücken.
2. Wasserstoffbrückenbindungen sind stark.Energie - 400 kJ / mol, Länge - 23-24. Die experimentell erhaltenen Daten zeigen, dass starke Bindungen in den folgenden Ionen gebildet werden: Wasserstoffionendifluorid [FHF] -, Ionenhydroxid [HO-H-OH] -, hydratisiertes Oxoniumion [H2O-H-OH2] + sowie in verschiedenen anderen organischen und anorganischen Verbindungen.
Die Wirkung intermolekularer Wasserstoffbrückenbindungen
Abnormale Siedepunkte undSchmelzen, Verdampfungsenthalpie und Oberflächenspannung einiger Verbindungen lassen sich durch Wasserstoffbrückenbindungen erklären. Wasser weist abnormale Werte aller aufgelisteten Eigenschaften auf und Fluorwasserstoff und Ammoniak haben Siede- und Schmelzpunkte. Wasser und Fluorwasserstoff in festem und flüssigem Zustand aufgrund des Vorhandenseins von intermolekularen Wasserstoffbindungen gelten als polymerisiert. Diese Beziehung erklärt, dass nicht nur der Schmelzpunkt dieser Substanzen zu hoch ist, sondern auch ihre geringe Dichte. Außerdem wird beim Aufschmelzen die Wasserstoffbrücke teilweise zerstört, wodurch Wassermoleküle (H2O) enger gepackt werden.
Димеризацию некоторых веществ (карбоновые Säuren (z. B. Benzoesäure und Essigsäure) können auch durch das Vorhandensein einer Wasserstoffbindung in ihnen erklärt werden. Dimer - das sind zwei Moleküle, die miteinander verbunden sind. Aus diesem Grund ist der Siedepunkt von Carbonsäuren höher als der von Verbindungen mit annähernd gleichem Molekulargewicht. Beispielsweise hat Essigsäure (CH 3 COOH) einen Siedepunkt von 391 K, während Aceton (CH 3 COCH 3) einen Siedepunkt von 329 K hat.
Die Wirkung von Wasserstoff-intramolekularen Bindungen
Diese Beziehung wirkt sich auch auf die Struktur und die Eigenschaften ausverschiedene Verbindungen, wie: 2- und 4-Nitrophenol. Das bekannteste und wichtigste Beispiel für die Wasserstoffbindung ist jedoch die Desoxyribonukleinsäure (kurz: DNA). Die Moleküle dieser Säure sind in Form einer Doppelhelix aufgerollt, deren zwei Stränge durch eine Wasserstoffbindung miteinander verbunden sind.
