ŪDEŅRAŽA TILTA SAVIENOŠANA: GALVENĀS IEZĪMES - ĶĪMIJA - 2025

Saite ūdeņraža saite ir elektrostatiska piesaiste starp divām polāro grupu, kas rodas, kad ūdeņraža atoms (H), kas saistītas pie ļoti electronegative atoma attraction iedarbojas uz elektrostatiskā lauka electronegatively uzlādēts atoms citu tuvumā.

Fizikā un ķīmijā ir spēki, kas rada mijiedarbību starp divām vai vairākām molekulām, ieskaitot pievilkšanās vai atgrūšanas spēkus, kas var darboties starp šīm un citām tuvumā esošajām daļiņām (piemēram, atomiem un joniem). Šos spēkus sauc par starpmolekulārajiem spēkiem.

Divas molekulas caur četrām ūdeņraža saitēm pats samontējas dimēru kompleksā.

Starpposma spēkiem ir vājāks raksturs nekā tiem, kas saista molekulas daļas no iekšpuses uz āru (intramolekulārie spēki).

Starp pievilcīgajiem starpmolekulārajiem spēkiem ir četri veidi: jonu-dipola spēki, dipola-dipola spēki, van der Waals spēki un ūdeņraža saites.

Ūdeņraža saites raksturojums

Savienojums ar ūdeņradi ir starp "donora" atomu (elektronegatīvu, kuram ir ūdeņradis) un "receptoru" (elektronegatīvu bez ūdeņraža).

Tas parasti rada enerģiju no 1 līdz 40 Kcal / mol, padarot šo pievilcību ievērojami spēcīgāku nekā tas, kas notika van der Waals mijiedarbībā, bet vājāks par kovalentajām un jonu saitēm.

Parasti tas notiek starp molekulām ar atomiem, piemēram, slāpekļa (N), skābekļa (O) vai fluora (F), lai gan tas tiek novērots arī ar oglekļa (C) atomiem, kad tie ir piesaistīti ļoti elektronegatīviem atomiem, kā tas ir hloroforma ( CHCl ₃ ).

Kāpēc notiek savienība?

Šī savienošanās notiek tāpēc, ka, piesaistoties ļoti spēcīgi elektronegatīvam atomam, ūdeņradis (mazs atoms ar parasti neitrālu lādiņu) iegūst daļēji pozitīvu lādiņu, liekot tam sākt piesaistīt citus elektronegatīvos atomus pret sevi.

No šejienes rodas saite, kas, kaut arī to nevar klasificēt kā pilnīgi kovalentu, savieno ūdeņradi un tā elektronegatīvo atomu ar šo otru atomu.

Pirmie pierādījumi par šo saišu esamību tika novēroti pētījumā, kurā tika mērīti viršanas punkti. Tika atzīmēts, ka ne visi no tiem palielinājās par molekulmasu, kā gaidīts, bet bija arī daži savienojumi, kuru viršanai bija nepieciešama augstāka temperatūra, nekā tika prognozēts.

No šejienes sāka novērot ūdeņraža saišu esamību elektronegatīvās molekulās.

Saites garums

Vissvarīgākais raksturlielums, ko mēra ūdeņraža saitē, ir tā garums (jo garāks, jo mazāk stiprs), ko mēra angstromā (Å).

Šis garums savukārt ir atkarīgs no saites stiprības, temperatūras un spiediena. Tālāk ir aprakstīts, kā šie faktori ietekmē ūdeņraža saites stiprību.

Obligācijas stiprums

Pats saites stiprums ir atkarīgs no spiediena, temperatūras, saites leņķa un vides (ko raksturo vietējā dielektriskā konstante).

Piemēram, lineāras ģeometrijas molekulām saite ir vājāka, jo ūdeņradis atrodas tālāk no viena atoma nekā no otra, bet stingrākos leņķos šis spēks aug.

Temperatūra

Ir izpētīts, ka ūdeņraža saites var veidoties zemākā temperatūrā, jo blīvuma samazināšanās un molekulu kustības palielināšanās augstākās temperatūrās rada grūtības ūdeņraža saišu veidošanā.

Saites var īslaicīgi un / vai neatgriezeniski sabojāt, paaugstinoties temperatūrai, taču ir svarīgi atzīmēt, ka saites arī savienojumiem rada lielāku izturību pret viršanu, kā tas ir gadījumā ar ūdeni.

Spiediens

Jo lielāks spiediens, jo lielāka ir ūdeņraža saites stiprība. Tas notiek tāpēc, ka, paaugstinoties spiedienam, molekulas atomi (piemēram, ledus) vairāk sablīvējas, un tas palīdzēs samazināt attālumu starp saites komponentiem.

Faktiski šī vērtība ir gandrīz lineāra, pētot ledus uz grafika, kur tiek novērtēts saites spiediens, kas noteikts ar spiedienu.

Ūdeņraža tilta saite ūdenī

Ar ūdeņradi saistīta ūdens molekula.

Ūdens molekula (H ₂ O) tiek uzskatīta par perfektu ūdeņraža savienojuma gadījumu: katra molekula var veidot četras potenciālas ūdeņraža saites ar tuvumā esošajām ūdens molekulām.

Katrā molekulā ir ideāls pozitīvi lādētu ūdeņražu un nesaistītu elektronu pāru daudzums, kas ļauj tiem visiem iesaistīties ūdeņraža savienošanā.

Tāpēc ūdenim ir augstāks viršanas punkts nekā citām molekulām, piemēram, amonjaks (NH ₃ ) un fluorūdeņradis (HF).

Pirmā gadījumā slāpekļa atomā ir tikai viens brīvs elektronu pāris, un tas nozīmē, ka amonjaka molekulu grupā nav pietiekami daudz brīvu pāru, lai apmierinātu visu ūdeņražu vajadzības.

Mēdz teikt, ka katrai amonjaka molekulai izveidojas viena ūdeņraža saite un ka pārējie H atomi tiek "izšķiesti".

Fluora gadījumā drīzāk ir ūdeņraža deficīts, un elektronu pāri tiek "izšķiesti". Atkal ūdenī ir pareizais daudzums ūdeņraža un elektronu pāru, tāpēc šī sistēma lieliski savienojas.

Ūdeņraža saistīšana DNS un citās molekulās

Olbaltumvielās un DNS var novērot arī ūdeņraža saites: DNS gadījumā dubultā spirāles forma rodas, pateicoties ūdeņraža saitēm starp tās bāzes pāriem (celtniecības blokiem, kas veido spirāli), kas ļauj šīs molekulas tiek atkārtotas, un dzīve, kā mēs zinām, pastāv.

Olbaltumvielu gadījumā ūdeņradis veido saites starp skābekli un amīdu ūdeņražiem; Atkarībā no stāvokļa, kur tas notiek, veidosies dažādas iegūtās olbaltumvielu struktūras.

Ūdeņraža saites atrodas arī dabiskajos un sintētiskajos polimēros un organiskajās molekulās, kas satur slāpekli, un citas molekulas ar šāda veida saitēm joprojām tiek pētītas ķīmijas pasaulē.

Atsauces

1. Ūdeņraža saite. (sf). Wikipedia. Saturs iegūts no en.wikipedia.org
2. Desiraju, GR (2005). Indijas zinātnes institūts, Bangalore. Saturs iegūts no ipc.iisc.ernet.in
3. Mishchuk, NA, & ​​Goncharuk, VV (2017). Par ūdens fizikālo īpašību raksturu. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
4. Ķīmija, WI (sf). Kas ir ķīmija. Saturs iegūts no whatischemistry.unina.it
5. Chemguide. (sf). ChemGuide. Izgūts no chemguide.co.uk