Водородная связь

Наиболее известный пример соединения с водородной связью-это вода. Поскольку атом кислорода более электроотрицателен, чем связанные с ним два атома водорода (см. табл. 2.2), он оттягивает связывающие электроны от атомов водорода. Как мы уже знаем, в результате образования такой полярной ковалентной связи возникает диполь*. Атом кислорода приобретает небольшой отрицательный заряд 5 — , а каждый атом водорода - небольшой положительный заряд 5+. Этот положительный заряд атома водорода притягивается к неподеленной паре электронов на атоме кислорода соседней молекулы воды (рис. 2.16). Возникающая сила притяжения между атомом водорода и электроотрицательным атомом называется водородной связью. Хотя водородная связь намного слабее ковалентной, она обусловливает целый ряд аномальных свойств воды (см. ниже).

Водородная связь чаще всего образуется с участием атомов таких элементов, как кислород, фтор и азот. Атомы этих элементов имеют высокую электроотрицательность и характеризуются малыми размерами. Водородная связь гораздо слабее с атомами большего размера, как, например, с хлором или серой, хотя по электроотрицательности эти элементы сравнимы с азотом (см. табл. 2.2).

Водородные связи, показанные на рис. 2.17, являются примерами межмолекулярных водородных связей; такие связи возникают между двумя молекулами. Однако водородная связь может осуществляться и внутри одной молекулы (рис. 2.18). Такая связь называется внутримолекулярной водородной связью. Она распространена не столь сильно, как межмолекулярная водородная связь.

* Существенной особенностью атома водорода является то, что при оттягивании связывающих электронов оголяется его ядро (не экранированный другими электронами протон), а это приводит к появлению большого диполя. Прим. перев.

Слабые и сильные водородные связи

В настоящее время существует мнение, что есть два типа водородных связей-слабые и сильные. Слабые и сильные водородные связи различаются по длине связи и по энергии связи:

Слабые водородные связи Сильные водородные связи

Все водородные связи, показанные на рис. 2.16-2.18, являются примерами слабой или обычной водородной связи. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что сильные водородные связи существуют в следующих ионах:

водороддифторид-ион [F—H—FJ-

гидратированный гидроксид-ион [НО—H—OH]-гидратированный ион оксония [H2O—H—OH2] +

а также в некоторых органических и неорганических соединениях.

 

 

Оглавление: