Molekuli hazifanyi vifungo vya hidrojeni. Dhamana ya hidrojeni, mwingiliano wa intermolecular

2. Uamuzi wa dhamana ya hidrojeni

Mshikamano unaoundwa kati ya atomi za hidrojeni za molekuli moja na atomi ya kipengele cha elektronegative (O, N, F) cha molekuli nyingine huitwa dhamana ya hidrojeni.

Swali linaweza kutokea: kwa nini hidrojeni huunda dhamana maalum ya kemikali?

Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba radius ya atomiki ya hidrojeni ni ndogo sana. Kwa kuongezea, wakati wa kuhamisha au kutoa kabisa elektroni yake pekee, hidrojeni hupata malipo chanya ya juu, kwa sababu hidrojeni ya molekuli moja huingiliana na atomi za vitu vya elektroni ambavyo vina chaji hasi ya sehemu ambayo inaingia katika muundo wa molekuli zingine (HF). , H 2 O, NH 3) .

Hebu tuangalie mifano fulani. Kwa kawaida tunawakilisha utungaji wa maji na formula ya kemikali H 2 O. Hata hivyo, hii si sahihi kabisa. Itakuwa sahihi zaidi kuashiria utungaji wa maji kwa formula (H 2 O) n, ambapo n = 2,3,4, nk. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba molekuli za maji za kibinafsi zimeunganishwa kwa kila mmoja kwa njia ya vifungo vya hidrojeni. .

Vifungo vya hidrojeni kawaida huonyeshwa na dots. Ni dhaifu zaidi kuliko vifungo vya ionic au covalent, lakini ni nguvu zaidi kuliko mwingiliano wa kawaida wa intermolecular.

Uwepo wa vifungo vya hidrojeni huelezea ongezeko la kiasi cha maji na joto la kupungua. Hii ni kutokana na ukweli kwamba joto linapungua, molekuli huwa na nguvu na kwa hiyo wiani wa "kufunga" wao hupungua.

Wakati wa kusoma kemia ya kikaboni, swali lifuatalo liliibuka: kwa nini viwango vya kuchemsha vya pombe ni vya juu zaidi kuliko hidrokaboni zinazolingana? Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba vifungo vya hidrojeni pia huunda kati ya molekuli za pombe.

Kuongezeka kwa kiwango cha kuchemsha cha pombe pia hutokea kutokana na upanuzi wa molekuli zao. Kuunganishwa kwa hidrojeni pia ni tabia ya misombo mingine mingi ya kikaboni (phenoli, asidi ya carboxylic, nk). Kutoka kwa kozi katika kemia ya kikaboni na biolojia ya jumla inajulikana kuwa uwepo wa dhamana ya hidrojeni inaelezea muundo wa sekondari wa protini, muundo wa helix mbili ya DNA, yaani, jambo la kukamilishana.

3. Aina za dhamana ya hidrojeni

Kuna aina mbili za vifungo vya hidrojeni: vifungo vya intramolecular na intermolecular hidrojeni. Ikiwa dhamana ya hidrojeni inaunganisha sehemu za molekuli moja, basi tunazungumza juu ya dhamana ya hidrojeni ya intramolecular. Hii ni kweli hasa kwa misombo mingi ya kikaboni. Ikiwa dhamana ya hidrojeni imeundwa kati ya atomi ya hidrojeni ya molekuli moja na atomi isiyo ya chuma ya molekuli nyingine (kifungo cha hidrojeni ya intermolecular), basi molekuli huunda jozi zenye nguvu, minyororo, pete. Kwa hivyo, asidi ya fomu iko katika mfumo wa dimers katika hali ya kioevu na ya gesi:

na gesi ya floridi hidrojeni ina molekuli za polima zenye hadi chembe nne za HF. Vifungo vikali kati ya molekuli vinaweza kupatikana katika maji, amonia ya kioevu, na alkoholi. Kabohaidreti zote, protini, na asidi nucleic zina atomi za oksijeni na nitrojeni muhimu kwa ajili ya kuunda vifungo vya hidrojeni. Inajulikana, kwa mfano, kwamba glucose, fructose na sucrose ni mumunyifu sana katika maji. Jukumu muhimu katika hili linachezwa na vifungo vya hidrojeni vilivyoundwa katika suluhisho kati ya molekuli za maji na vikundi vingi vya OH vya wanga.

4. Nishati ya dhamana ya hidrojeni

Kuna mbinu kadhaa za kuashiria vifungo vya hidrojeni. Kigezo kikuu ni nishati ya kuunganisha hidrojeni (R–X–H…B–Y), ambayo inategemea asili ya atomi za X na B na muundo wa jumla wa molekuli za RXH na BY. Kwa sehemu kubwa ni 10-30 kJ / mol, lakini katika baadhi ya matukio inaweza kufikia 60-80 kJ / mol na hata zaidi. Kulingana na sifa zao za nishati, vifungo vyenye nguvu na dhaifu vya hidrojeni vinajulikana. Nishati ya malezi ya vifungo vikali vya hidrojeni ni 15-20 kJ / mol au zaidi. Hizi ni pamoja na bondi za O–H…O katika maji, alkoholi, asidi ya kaboksili, bondi za O–H…N, N–H…O na N–H…N katika viambajengo vyenye haidroksili, amide na vikundi vya amini, kwa mfano katika protini. Vifungo vya hidrojeni dhaifu vina nishati ya malezi ya chini ya 15 kJ / mol. Kikomo cha chini cha nishati ya dhamana ya hidrojeni ni 4-6 kJ/mol, kwa mfano, vifungo vya C–H…O katika ketoni, etha, na miyeyusho ya maji ya misombo ya kikaboni.

Vifungo vikali vya hidrojeni huundwa wakati hidrojeni ndogo (asidi ngumu) inapounganishwa kwa wakati mmoja na atomi mbili ndogo, zenye electronegative (besi ngumu). Upatanifu wa obiti huruhusu mwingiliano bora wa msingi wa asidi na kusababisha vifungo vyenye nguvu vya hidrojeni. Hiyo ni, uundaji wa vifungo vyenye nguvu na dhaifu vya hidrojeni vinaweza kuelezewa kutoka kwa mtazamo wa dhana ya asidi ngumu na laini na besi (kanuni ya Pearson, kanuni ya LMCO).

Nishati ya dhamana ya H huongezeka kwa kuongezeka kwa malipo chanya kwenye atomi ya hidrojeni ya dhamana ya X-H na kuongezeka kwa kukubalika kwa protoni ya atomi B (msingi wake). Ingawa uundaji wa dhamana ya hidrojeni huzingatiwa kutoka kwa mtazamo wa mwingiliano wa msingi wa asidi, nishati ya uundaji wa tata za H haihusiani kabisa na kiwango cha asidi na kiwango cha msingi.

Picha sawa inazingatiwa katika kesi ya mercaptans na alkoholi. Mercaptans ni asidi kali kuliko alkoholi, lakini alkoholi huunda washirika wenye nguvu. Sababu ya ukiukwaji kama huo inaeleweka kabisa ikiwa tutazingatia kwamba asidi imedhamiriwa na thamani ya pKa kulingana na matokeo ya mpango kamili wa mwingiliano wa msingi wa asidi (kabla ya malezi ya ioni zilizotatuliwa), na malezi ya molekuli. changamano na H-bondi ni hatua ya kwanza tu ya mchakato huu, ambayo haijumuishi mpasuko wa dhamana ya X- N. Katika vimumunyisho ajizi, mwingiliano wa msingi wa asidi kawaida huacha katika hatua ya H-tata.

Kuhusu msingi wa misombo ya kikaboni na uwezo wao wa kushiriki katika uundaji wa vifungo vya H, tofauti kubwa pia huzingatiwa hapa. Kwa hivyo, kwa uwezo sawa wa kuunda vifungo vya hidrojeni, kiwango cha msingi wa amini ni amri 5 za ukubwa wa juu kuliko ile ya pyridines, na amri 13 za ukubwa wa juu kuliko ile ya misombo ya kabonili iliyobadilishwa.

Kulingana na data ya majaribio, uunganisho wa mstari umeanzishwa kati ya kiwango cha uhamisho wa malipo na nishati ya vifungo vya H-intermolecular, ambayo ni hoja muhimu kwa ajili ya asili ya wafadhili-mkubali wa mwisho. Sababu za Steric zinaweza kuwa na ushawishi mkubwa juu ya malezi ya vifungo vya hidrojeni. Kwa mfano, phenoli zinazobadilishwa na ortho hazielekei kujihusisha kuliko meta- na para-isomeri zinazolingana; muungano haupo kabisa katika 2,6-di-tert-butylphenol. Kwa joto la kuongezeka, idadi ya magumu ya Masi katika mchanganyiko hupungua, na ni ya kawaida sana katika awamu ya gesi.

Mwanzoni mwa kozi, ilibainisha kuwa dhamana ya hidrojeni inachukua nafasi ya kati kati ya dhamana ya kweli (valence) ya kemikali na mwingiliano dhaifu wa intermolecular. Ni wapi karibu zaidi? Jibu ni ngumu, kwani anuwai ya mitetemo ya nishati ya H-bond ni pana kabisa. Ikiwa tunazungumzia juu ya vifungo vikali vya hidrojeni ambavyo vinaweza kuwa na athari kubwa juu ya mali ya vitu, basi ni karibu na vifungo vya kweli vya kemikali. Na hii imedhamiriwa sio tu na nishati ya juu ya dhamana ya H, lakini pia na ukweli kwamba imewekwa ndani ya nafasi; daraja la hidrojeni lina washirika wake "wa kibinafsi". Mwelekeo wa kitendo cha dhamana ya hidrojeni pia umewekwa, ingawa sio ngumu kama vifungo vya kweli vya kemikali.

Dhamana ya hidrojeni kutoka kwa intermolecular. Ikiwa uundaji wa vifungo vya H hugunduliwa kwa spectrally, lakini hakuna dalili za ushirika, hii ni dalili ya kweli ya asili ya intramolecular ya dhamana ya hidrojeni. Kwa kuongeza, H-bond ya intermolecular (na udhihirisho wake wa spectral) hupotea kwa viwango vya chini vya dutu katika kutengenezea neutral, wakati H-bond ya intramolecular inabakia chini ya hali hizi. Haidrojeni...

v Dhamana ya hidrojeni

Ø Dhamana ya hidrojeni ni mwingiliano wa kielektroniki wa atomi ya hidrojeni inayofungamana na kipengele cha elektronegative sana na atomi zingine.

Vifungo vya hidrojeni huundwa na atomi ya hidrojeni iliyounganishwa na atomi ya florini, oksijeni, au nitrojeni. Uwezo wa kielektroniki wa vipengee vingine hautoshi kulazimisha atomi ya hidrojeni inayohusishwa kuunda dhamana kali ya hidrojeni. Hebu tuzingatie utaratibu wa uundaji wa dhamana ya hidrojeni kwa kutumia mfano wa mwingiliano wa molekuli za floridi hidrojeni. Nguvu ya juu ya elektroni ya atomi ya florini inaongoza kwa ukweli kwamba dhamana ya hidrojeni-florini katika molekuli hii ni ya polar sana na jozi ya kawaida ya elektroni huhamishwa hadi florini H®F. Kwa kuwa atomi ya hidrojeni haina shell ya elektroni ya ndani, uondoaji wa elektroni yake ya valence karibu huweka wazi kabisa kiini, ambacho ni chembe ya msingi - protoni. Kwa sababu hii, atomi ya hidrojeni iliyo na polarized sana ina uwanja wa umeme wa nguvu sana, kwa sababu ambayo inavutiwa na atomi ya florini ya molekuli nyingine ya floridi hidrojeni kuunda dhamana ya hidrojeni:

Uunganisho wa haidrojeni una sifa zifuatazo:

1. Kuunganishwa kwa haidrojeni kunaweza kushiba. Atomi ya hidrojeni huunda kifungo kimoja tu cha hidrojeni; washirika wake wanaweza kushiriki katika malezi ya vifungo kadhaa vya hidrojeni.

2. Kuunganishwa kwa hidrojeni ni mwelekeo. Sehemu ya X-H×××××Y kwa kawaida huwa ya mstari, ingawa katika hali nyingine inaweza kuwa ya angular, lakini pembe ya dhamana haitofautiani sana na 180°.

3. Nishati ya dhamana ya hidrojeni ni ya chini (8-40 kJ/mol) na ni ya mpangilio wa ukubwa sawa na nishati ya mwingiliano wa intermolecular. Kadiri dhamana ya hidrojeni inavyokuwa na nguvu, ndivyo uwezo wa kielektroniki wa atomi ya hidrojeni unavyoongezeka. Kwa hivyo, nishati ya dhamana ya H××××F ni 25-40 kJ/mol, nishati ya dhamana ya H××××O ni 19-21 kJ/mol, N××××H na S××× Nishati ya dhamana ya H ni takriban 8 kJ/mol.

4. Dhamana ya hidrojeni ni asymmetric: katika vipande vya X-H××××X X, urefu wa dhamana ya H××××X ni kubwa kuliko urefu wa H-X.

Kifungo cha hidrojeni ni kirefu kuliko kifungo cha ushirikiano na kina nishati ya chini. Hata hivyo, ina athari kubwa sana juu ya mali ya kimwili ya vitu, kwa kiasi kikubwa kuongeza pointi zao za kuyeyuka na kuchemsha. Kwa hivyo, fluoride ya hidrojeni ina mp. -83 °C, nk kuchemsha. +20 °C, wakati analogi yake ya karibu zaidi, kloridi hidrojeni, huyeyuka saa - 114 °C na kuchemsha - 85 °C. Kwa kweli, kutokana na vifungo vya hidrojeni, fluoride ya hidrojeni ni polima ambayo huanza kutenganisha sehemu tu kwa joto karibu na kiwango chake cha kuchemsha. Lakini hata katika awamu ya gesi, fluoride ya hidrojeni ipo kwa namna ya washirika wadogo wa molekuli, hasa kwa namna ya dimers. Fluoridi ya hidrojeni inapatikana katika mfumo wa molekuli za monomeriki tu kwa joto zaidi ya 90 ° C. Vifungo vyenye nguvu sana vya hidrojeni huundwa na molekuli ya maji iliyozungukwa katika hali ya fuwele (barafu) na majirani wanne.

Mtandao wa pande tatu wa vifungo vya hidrojeni, uliojengwa kutoka kwa tetrahedra, unapatikana katika maji kioevu katika safu nzima ya joto kutoka kuyeyuka kwa barafu hadi kuchemsha.

Pamoja na zile za intermolecular, kuna pia intramolecular vifungo vya hidrojeni, ambavyo havina athari kubwa juu ya mali ya kimwili ya dutu hii.

Asidi ya fomu HCOOH na asidi nyingine nyingi za kaboksili katika hali ya kioevu na gesi huunda dimers za mzunguko kutokana na vifungo vya hidrojeni.

Vifungo vya hidrojeni vina jukumu muhimu sana katika shirika la macromolecules nyingi muhimu za kibiolojia (heli-heli na b-miundo ya protini na polypeptides, DNA mbili helix, nk).

v Nguvu za mwingiliano kati ya molekuli .

Ø Nguvu za mwingiliano kati ya molekuli (vikosi vya van der Waals) huitwa nguvu za mvuto wa kielektroniki kati ya dipole za dutu.

Aina hii ya mwingiliano wa chembe za atomiki na Masi hutofautishwa na idadi ya huduma:

1. Mwingiliano kati ya molekuli ni duni. Madhara yanayohusiana nayo ni amri moja au mbili za ukubwa chini ya athari za joto za kuundwa kwa vifungo vya ushirikiano. Kwa hivyo, nishati ya kumfunga kwa molekuli ya H 2 ni 432 kJ/mol, wakati enthalpy ya usablimishaji wa hidrojeni ya fuwele inayohusishwa na mwingiliano wa intermolecular ni 2.1 kJ/mol.

2. Mwingiliano kati ya molekuli sio maalum. Vikosi vya Van der Waals hutenda kati ya aina mbalimbali za molekuli, zinazofanana au tofauti.

3. Vikosi vya Van der Waals ni vya asili ya kielektroniki, na kwa hivyo mwingiliano kati ya molekuli sio saturated na sio mwelekeo.

Kulingana na asili ya dipoles zinazoingiliana, aina tatu za nguvu za mwingiliano wa molekuli zinajulikana:

· Mwingiliano wa mwelekeo - kivutio cha kielektroniki cha dipoles za kudumu za dutu, ambazo zimeelekezwa kwa kila mmoja kwa nguzo tofauti.

Nishati ya mwingiliano wa mwelekeo kati ya molekuli mbili zinazofanana (athari ya mwelekeo) inaonyeshwa na equation ifuatayo:

(9),

ambapo m ni wakati wa dipole wa molekuli, r ni umbali kati ya molekuli.

· Mwingiliano wa kufata neno - kivutio cha kielektroniki cha dipole ya mara kwa mara na iliyoshawishiwa (iliyosababishwa).

(10),

ambapo a ni polarizability ya molekuli.

· Mwingiliano wa kutawanya - kivutio cha kielektroniki cha vijidudu vya papo hapo vya maada. Kuonekana kwa microdipoles ya papo hapo husababishwa na ukiukwaji wa random wa ulinganifu wa usambazaji wa wiani wa elektroni katika chembe, na kusababisha kuonekana na kutoweka kwa miti ya umeme. Wakati nguvu za mwingiliano wa utawanyiko zinajidhihirisha, microdipoles za papo hapo huonekana na kutoweka kwa usawa, zikijielekeza kwa njia ambayo chembe zinavutia.

(11),

ambapo h ni thabiti ya Planck, n 0 ni mzunguko wa mtetemo wa molekuli katika halijoto ya sifuri kabisa.

Kwa kawaida, mchango wa mwingiliano wa mtawanyiko kwa nishati ya mwingiliano kati ya molekuli huongezeka na kuongezeka kwa polarizability ya molekuli. Kwa mfano, kwa HI, nishati ya mwingiliano wa utawanyiko (60.47 kJ / mol) ni 98.5% ya nishati ya nguvu za mwingiliano wa intermolecular.

Kitendo cha nguvu za van der Waals husababisha muunganiko wa chembe za atomiki na molekuli ambazo hazijaunganishwa na dhamana ya kemikali kwa hali fulani ya usawa ambamo nguvu za kuvutia husawazishwa na nguvu za kukataa. Katika kesi hii, umbali kati ya atomi unaweza kuwakilishwa kama jumla ya kinachojulikana kama van der Waals radii (Jedwali 3.3).

Dhana ya dhamana ya hidrojeni

Atomu ya hidrojeni iliyounganishwa kwa atomi ya elektronegative kwa nguvu (oksijeni, florini, klorini, nitrojeni) inaweza kuingiliana na jozi ya elektroni pekee ya atomi nyingine yenye nguvu ya kielektroniki ya molekuli hii au nyingine kuunda kifungo dhaifu cha ziada - dhamana ya hidrojeni. Katika kesi hii, usawa unaweza kuanzishwa

Picha 1.

Kuonekana kwa dhamana ya hidrojeni imedhamiriwa mapema na upekee wa atomi ya hidrojeni. Atomu ya hidrojeni ni ndogo sana kuliko atomi zingine. Wingu la elektroni linaloundwa nayo na atomi ya elektroni hubadilishwa kwa nguvu kuelekea mwisho. Kama matokeo, kiini cha hidrojeni kinabaki kinga dhaifu.

Atomi za oksijeni za vikundi vya hidroksili za molekuli mbili za asidi ya kaboksili, alkoholi au fenoli zinaweza kukaribiana kutokana na kuundwa kwa vifungo vya hidrojeni.

Chaji chanya kwenye kiini cha atomi ya hidrojeni na chaji hasi kwenye atomi nyingine ya elektroni huvutiana. Nishati ya mwingiliano wao inalinganishwa na nishati ya dhamana ya awali, hivyo protoni imefungwa kwa atomi mbili mara moja. Dhamana ya atomi ya pili ya elektroni inaweza kuwa na nguvu zaidi kuliko dhamana ya asili.

Protoni inaweza kusonga kutoka atomi moja ya umeme hadi nyingine. Kizuizi cha nishati kwa mpito kama huo sio muhimu.

Vifungo vya hidrojeni ni kati ya vifungo vya kemikali vya nguvu za kati, lakini ikiwa kuna vifungo vingi hivyo, basi huchangia kuundwa kwa miundo yenye nguvu ya dimeric au polymeric.

Mfano 1

Uundaji wa dhamana ya hidrojeni katika muundo wa $\alpha $-helical wa asidi ya deoxyribonucleic, muundo wa almasi wa barafu ya fuwele, nk.

Mwisho chanya wa dipole katika kundi la hidroksili uko kwenye atomi ya hidrojeni, kwa hivyo dhamana inaweza kutengenezwa kupitia hidrojeni hadi anions au atomi za elektroni zenye jozi pekee za elektroni.

Karibu katika vikundi vingine vyote vya polar, mwisho mzuri wa dipole iko ndani ya molekuli na kwa hiyo ni vigumu kufikia kwa kufungwa. Katika asidi ya kaboksili $(R=RCO)$, alkoholi $(R=Alk)$, phenoli $(R=Ar)$, ncha chanya ya dipole $OH$ iko nje ya molekuli:

Mifano ya kupata mwisho chanya wa dipole $C-O, S-O, P-O$ ndani ya molekuli:

Kielelezo 2. Asetoni, dimethyl sulfoxide (DMSO), hexamethylphosphortriamide (HMPTA)

Kwa kuwa hakuna vikwazo vya steric, kuunganisha hidrojeni ni rahisi kuunda. Nguvu yake imedhamiriwa hasa na ukweli kwamba ni asili ya ushirikiano.

Kwa kawaida, uwepo wa dhamana ya hidrojeni unaonyeshwa na mstari wa dotted kati ya wafadhili na mpokeaji, kwa mfano, katika pombe.

Kielelezo cha 3.

Kwa kawaida, umbali kati ya atomi mbili za oksijeni na dhamana ya hidrojeni ni chini ya jumla ya radii ya van der Waals ya atomi za oksijeni. Lazima kuwe na msukumo wa pande zote wa makombora ya elektroni ya atomi za oksijeni. Walakini, nguvu za kuchukiza zinashindwa na nguvu ya dhamana ya hidrojeni.

Tabia ya dhamana ya hidrojeni

Asili ya dhamana ya hidrojeni ni ya kielektroniki na kipokeaji cha wafadhili kwa asili. Jukumu kuu katika malezi ya nishati ya dhamana ya hidrojeni inachezwa na mwingiliano wa umeme. Atomi tatu hushiriki katika uundaji wa dhamana ya hidrojeni ya intermolecular, ambayo iko karibu na mstari sawa sawa, lakini umbali kati yao ni tofauti. (isipokuwa ni muunganisho wa $F-H\cdots F-$).

Mfano 2

Kwa vifungo vya intermolecular hidrojeni katika barafu, $-O-H\cdots OH_2$, umbali wa $O-H$ ni $0.097$ nm, na umbali wa $H\cdots O$ ni $0.179$ nm.

Nishati ya vifungo vingi vya hidrojeni iko katika anuwai ya $10-40$ kJ/mol, na hii ni kidogo sana kuliko nishati ya dhamana ya ushirikiano au ionic. Mara nyingi inaweza kuzingatiwa kuwa nguvu za vifungo vya hidrojeni huongezeka kwa asidi ya wafadhili na msingi wa kukubali protoni.

Umuhimu wa dhamana ya hidrojeni ya intermolecular

Kuunganishwa kwa hidrojeni kuna jukumu kubwa katika udhihirisho wa mali ya kimwili na kemikali ya kiwanja.

Vifungo vya hidrojeni vina athari zifuatazo kwenye misombo:

Vifungo vya hidrojeni vya intramolecular

Katika hali ambapo kufungwa kwa pete ya wanachama sita au tano inawezekana, vifungo vya hidrojeni vya intramolecular vinaundwa.

Uwepo wa vifungo vya hidrojeni vya intramolecular katika salicylic aldehyde na o-nitrophenol ndio sababu ya tofauti ya mali zao za kimwili kutoka kwa sambamba. meta- Na jozi- isoma.

$o$-Hydroxybenzaldehyde au salicylic aldehyde $(A)$ na $o$-nitrophenol (B) haziunda washirika wa molekuli, kwa hivyo zina viwango vya chini vya kuchemka. Hazina mumunyifu katika maji, kwani hazishiriki katika malezi ya vifungo vya hidrojeni vya intermolecular na maji.

Kielelezo cha 5.

$o$-Nitrophenol ndiye pekee kati ya wawakilishi watatu wa isomeri wa nitrofenoli ambayo ina uwezo wa kunereka kwa mvuke. Mali hii ni msingi wa kutengwa kwake kutoka kwa mchanganyiko wa isoma ya nitrophenol, ambayo hutengenezwa kutokana na nitration ya phenols.

Kifungo cha hidrojeni ni aina maalum ya dhamana ambayo ni ya kipekee kwa atomi za hidrojeni. Inatokea katika hali ambapo atomi ya hidrojeni inaunganishwa na atomi ya vipengele vingi vya elektroni, hasa florini, oksijeni na nitrojeni. Wacha tuzingatie uundaji wa dhamana ya hidrojeni kwa kutumia floridi hidrojeni kama mfano. Atomu ya hidrojeni ina elektroni moja, shukrani ambayo inaweza kuunda kifungo kimoja tu cha ushirikiano na atomi za vipengele vya elektroni. Wakati molekuli ya floridi ya hidrojeni inapoundwa, dhamana ya H-F hutokea, inayofanywa na jozi ya elektroni ya kawaida, ambayo hubadilishwa kwa atomi ya kipengele cha electronegative zaidi - fluorine.

Kama matokeo ya usambazaji huu wa wiani wa elektroni, molekuli ya floridi ya hidrojeni ni dipole, pole chanya ambayo ni atomi ya hidrojeni. Kwa sababu ya ukweli kwamba jozi ya elektroni inayounganisha imehamishwa kuelekea atomi ya florini, kiini cha atomi ya hidrojeni hufichuliwa kwa sehemu na ls obiti ya atomi hii hutolewa kwa kiasi. Katika atomi nyingine yoyote, malipo mazuri ya kiini, hata baada ya kuondolewa kwa elektroni za valence, inalindwa na shells za ndani za elektroni, ambazo hutoa kukataa kutoka kwa shells za elektroni za molekuli nyingine. Haidrojeni haina makombora kama haya, na msingi ni chembe ndogo sana iliyochajiwa chaji - protoni (kipenyo chake ni takriban mara 10 5 ndogo kuliko kipenyo cha atomi zingine; kwa sababu ya kukosekana kwa elektroni, inavutiwa na elektroni. ganda la atomi nyingine ya upande wowote au ioni iliyo na chaji hasi).

Nguvu ya uwanja wa umeme karibu na atomi ya hidrojeni iliyofichuliwa kwa kiasi ni nguvu sana hivi kwamba inaweza kuvutia kwa nguvu nguzo hasi ya molekuli ya polar ya jirani. Kwa kuwa pole hii hasi sio kitu zaidi ya atomi ya florini, ambayo ina jozi tatu za elektroni zisizo na uhusiano, na obiti ya 1 ya atomi ya hidrojeni iko wazi kwa sehemu, mwingiliano wa kipokezi cha wafadhili hutokea kati ya chembe chanya ya hidrojeni ya molekuli moja na hasi polarized florini chembe ya molekuli nyingine, jirani.

Kwa hivyo, katika uundaji wa dhamana ya hidrojeni, jukumu kubwa linachezwa, pamoja na mwingiliano wa kielektroniki, na mwingiliano wa mpokeaji wa wafadhili. Kama matokeo ya mwingiliano huu, dhamana ya ziada (ya pili) inatokea inayohusisha atomi ya hidrojeni. Ndivyo ilivyo dhamana ya hidrojeni . Kwa kawaida huonyeshwa kwa nukta: ...F–H F–H... Mfumo wa atomi tatu unaoundwa kutokana na kuunganisha kwa hidrojeni, kama sheria, ni wa mstari.

Kifungo cha hidrojeni hutofautiana na kifungo cha ushirikiano katika nishati na urefu. Ni ndefu na haidumu kuliko covalent. Nishati ya kuunganisha hidrojeni ni 8 - 40 kJ / mol, kuunganisha covalent ni 80 - 400 kJ / mol. Kwa hivyo, katika floridi ya hidrojeni imara, urefu wa dhamana ya F-H covalent ni 95 pm, wakati dhamana ya hidrojeni ya H-F ni 156 pm kwa muda mrefu. Shukrani kwa vifungo vya hidrojeni kati ya molekuli za HF, fuwele za floridi hidrojeni imara hujumuisha minyororo ya zigzag isiyo na mwisho.

Vifungo vya hidrojeni kati ya molekuli za HF huhifadhiwa kwa kiasi katika kioevu na hata floridi ya hidrojeni ya gesi.

Kifungo cha hidrojeni kwa kawaida huandikwa kama nukta tatu na huonyeshwa kama ifuatavyo:

ambapo X, Y ni atomi F, O, N, Cl, S

Nishati na urefu wa dhamana ya hidrojeni imedhamiriwa na wakati wa dipole wa dhamana ya X-H na saizi ya atomi ya Y. Urefu wa dhamana ya hidrojeni hupungua, na nishati huongezeka kwa ongezeko la tofauti kati ya elektronegativities. atomi za X na Y (na, ipasavyo, wakati wa dipole wa dhamana ya X-H) na kupungua kwa saizi ya atomi ya Y.

Vifungo vya hidrojeni pia huundwa na molekuli ambazo ndani yake kuna vifungo vya O-H (kwa mfano, maji H 2 O, asidi ya perkloric HClO 4, asidi ya nitriki HNO 3, asidi ya carboxylic RCOOH, phenoli C 6 H 5 OH, alkoholi ROH) na N. –H ( kwa mfano, amonia NH 3, asidi ya thiocyaniki HNCS, amidi za kikaboni RCONH 2 na amini RNH 2 na R 2 NH).

Dutu ambazo molekuli zimeunganishwa na vifungo vya hidrojeni hutofautiana katika mali zao kutoka kwa vitu vinavyofanana katika muundo wa molekuli lakini hazifanyi vifungo vya hidrojeni. Viwango vya kuyeyuka na kuchemsha vya misombo na hidrojeni ya vipengele vya kundi la IVA, ambalo hakuna vifungo vya hidrojeni, hupungua kwa hatua kwa hatua kwa kupungua kwa idadi ya kipindi (Mchoro 15) Katika misombo na hidrojeni ya vipengele vya vikundi VA-VIIA, ukiukaji wa utegemezi huu unazingatiwa. Dutu tatu ambazo molekuli zake zimeunganishwa na vifungo vya hidrojeni (amonia NH 3, maji H 2 O na floridi hidrojeni HF) zina viwango vya juu zaidi vya kuchemsha na kuyeyuka kuliko wenzao. Kwa kuongeza, vitu hivi vina safu pana za joto za kuwepo katika hali ya kioevu, joto la juu la muunganisho na uvukizi.

Kuunganishwa kwa hidrojeni kuna jukumu muhimu katika michakato ya fuwele na kufutwa kwa vitu, na pia katika malezi ya hidrati za fuwele.

Vifungo vya hidrojeni vinaweza kutokea sio tu kati ya molekuli (kifungo cha hidrojeni kati ya molekuli, IBC) , kama ilivyo katika mifano yote iliyojadiliwa hapo juu, lakini pia kati ya atomi za molekuli sawa (kifungo cha hidrojeni ndani ya molekuli, HB) . Kwa mfano, kwa sababu ya vifungo vya hidrojeni vya intramolecular kati ya atomi za hidrojeni za vikundi vya amino na atomi za oksijeni za vikundi vya kabonili, minyororo ya polipeptidi ya helical hutokea ambayo huunda molekuli za protini.

Vifungo vya hidrojeni vina jukumu kubwa katika michakato ya upunguzaji na biosynthesis ya protini. Kamba mbili za helix mbili za DNA zimeshikiliwa pamoja na vifungo vya hidrojeni. Wakati wa mchakato wa kupunguzwa, viunganisho hivi vinavunjika. Wakati wa unukuzi, usanisi wa RNA kwa kutumia DNA kama kiolezo pia hutokea kwa sababu ya kuundwa kwa vifungo vya hidrojeni. Michakato yote miwili inawezekana kwa sababu vifungo vya hidrojeni ni rahisi kuunda na rahisi kuvunja.

Mchele. Pointi 15 za kuyeyuka (a) na sehemu za kuchemsha (b) za misombo ya binary ya vipengele IV-VIIA - vikundi vilivyo na hidrojeni

Maswali ya kujidhibiti

1. Je, dhamana ya kemikali inaweza kutekelezwa na elektroni moja?

2. Ni viashiria gani vinavyoonyesha nguvu ya dhamana ya kemikali?

Je, urefu wa dhamana unaweza kuwa sawa na jumla ya radii ya atomi mbili zilizotengwa zinazoingia kwenye dhamana ya kemikali?

4. Chembe za kemikali lazima ziwe na nini ili kuanzisha kifungo cha ushirikiano kati yao kwa kutumia utaratibu wa wafadhili-wakubali?

5. Je, valence ya atomi za elementi katika kiwanja cha kemikali huamuliwaje?

6. Ni nini kinachozuia idadi ya vifungo vya ushirikiano vinavyoundwa na atomi ya kipengele chochote katika kiwanja cha kemikali?

7. Ni nini sababu ya mseto wa obiti za elektroniki za atomi zinazohusika katika uundaji wa vifungo vya ushirika?

8. Ni obiti zipi za atomiki zinaweza kuchanganywa?

9. Ni aina gani ya mseto wa obiti za atomiki mara nyingi hutokea katika misombo ya isokaboni?

10. Je, ni kipimo gani cha polarity ya kifungo cha covalent? Je, inapimwaje?

11. Ni nini uwezo wa kielektroniki wa atomi ya kipengele?

12. Fafanua vifungo vya covalent, ionic, metali na hidrojeni.

13. Kwa nini methane, kwa mlinganisho na amonia, floridi hidrojeni na maji, haina kiwango cha juu cha mchemko kisicho cha kawaida?

14. Je, atomi ya kaboni katika molekuli ya CO ni nini?

15. Je, majibu yanaweza kutokea kati ya HF na SiF?

16. Je, ni msururu gani wa kifungo cha ushirikiano katika molekuli ya NO?

17. Onyesha aina ya mseto wa obiti za elektroniki za atomi ya kaboni katika molekuli ya CO 2.

18. Je, usanidi wa kijiometri wa molekuli za BF 3 na NF 3 ni sawa?

19. Muda wa dipole wa molekuli ya HCN ni 2.9 D. Kokotoa urefu wa dipole.

Vipimo

1. Urefu wa kifungo cha ushirikiano ni kikubwa zaidi katika molekuli....

1) HCl 2) HI 3) HBr 4) HF

2. Mwelekeo wa juu zaidi wa kuunda misombo ya kemikali na vifungo vya ionic huonyeshwa na atomi za vipengele ....

1) Cu na Cl 2) H na Cl 3) Li na Cl 4) C na Cl

3. Molekuli ya BeF 2 (gaseous beryllium fluoride) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

1) HF, H 2 O, NH 3 2) H 2 O, H 2 Se, H 2 S

3) HCl, HI, HBr 4) NH 3, NCl 3, NF 3

2. π-Vifungo vinaweza kuunda kama matokeo ya mawingu ya elektroni yanayopishana... aina.

1) s na uk 2) s na s 3) p na uk 4) s na d

3. Molekuli ya amonia ina... muundo.

1) pembetatu 2) piramidi

3) angular 4) tetrahedral

1. Upendeleo wa dhamana ya ushirikiano huongezeka katika mfululizo….

1) CCl 4, CH 4, CO 2 2) CH 4, NH 3, H 2 O

3) HF, H 2 O, H 2 Se 4) NH 3, NCl 3, NBr 3

2. Katika molekuli ya sulfidi hidrojeni, ... inawezekana.

1) vifungo σ pekee

2) vifungo π pekee

3) vifungo σ- na π

3. Masi ya SnCl 4 (kloridi ya bati ya gesi) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

1. Polarity ya dhamana za ushirikiano katika mfululizo wa HCl - HBr - HI….

1) kuongezeka

2) haibadilika

3) kupungua

4) kwanza hupungua na kisha huongezeka

2. Idadi ya vifungo viwili ni sawa katika molekuli….

1) CO 2 na SO 3 2) H 2 SO 4 na HClO 4

3) SO 2 na H 2 SO 4 4) N 2 na C 2 H 2

3. Masi ya SnCl 2 (kloridi ya bati ya gesi) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

3) tetrahedral 4) piramidi

1. Katika fuwele za NaF, RbСl, СsСl dhamana ya kemikali ni….

Idadi ya vifungo π ni sawa katika molekuli...

1) C 2 H 4 na CO 2 2) SO 3 na H 2 SO 4

3) N 2 na C 2 H 4 4) CO 2 na C 2 H 2

3. Molekuli ya methane ina... muundo.

1) angular 2) tetrahedral

3) piramidi 4) pembetatu

1. Katika molekuli O 2, N 2, Cl 2, H 2 dhamana ni….

1) ionic 2) polar covalent

3) covalent nonpolar 4) metali

2. Idadi ya vifungo σ ni sawa katika molekuli....

1) C 2 H 4 na PCl 5 2) SO 2 na C 2 H 2

3) SO 2 Cl 2 na COCl 2 4) H 2 SO 4 na POCl 3

3. Molekuli ya sulfidi hidrojeni ina... muundo.

1) angular 2) tetrahedral

3) mstari 4) piramidi

1) Cl 2 2) SO 2 3) NH 3 4) H 2 S

2. Katika molekuli ya nitrojeni kuna….

3) moja σ-na mbili π-vifungo 4) moja π-na mbili σ-vifungo

3. Molekuli ya AlCl 3 (kloridi ya alumini ya gesi) ina ... muundo.

3) tetrahedral 4) angular

1. Urefu wa kifungo cha ushirikiano ni mkubwa zaidi katika molekuli ya pili katika kesi ya misombo ....

1) Cl 2 na N 2 2) SO 2 na CO 2 3) CF 4 na CH 4 4) F na HBr

2. Pembe ya dhamana katika mfululizo wa NH 3 - PH 3 - ASH 3….

1) kupungua

2) kuongezeka

3) haibadilika

3. Molekuli ya GaCl 3 (gesi ya kloridi ya gallium) ina ... muundo.

1) piramidi 2) pembetatu

3) tetrahedral 4) angular

1. Katika mfululizo wa LiF - BeF 2 - BF 3 - CF 4 - NF 3 - ОF 2 - F 2….

2. Aina ya ionic ya dhamana ina….

1) kloridi ya potasiamu 2) oksijeni (II) fluoride

3) kaboni(IV) fluoride 4) fosforasi(III) kloridi

3. Molekuli ya MgCl 2 (gesi ya kloridi ya magnesiamu) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

1) KCl 2) HCl 3) CCl 4 4) NH 4 Cl

2. Dhamana ya polar yenye ushirikiano ina….

1) almasi 2) amonia 3) fluorine 4) cobalt

3. Molekuli ya ASH 3 ina muundo….

1) mstari 2) utatu

3) piramidi 4) tetrahedral

1. Katika mfululizo wa NaCl - MgCl 2 - AlCl 3 - SiCl 4 - PCl 3 - Cl 2 ....

1) asili ya ionic ya dhamana inaimarishwa

2) asili ya ushirikiano wa dhamana inaimarishwa

3) asili ya ushirikiano wa kifungo hudhoofisha

4) asili ya ionic ya dhamana haibadilika

2. Dhamana ya ushirikiano isiyo ya ncha ina….

1) kloridi ya sodiamu 2) klorini

3) kloridi hidrojeni 4) zinki

3. Molekuli ya CCl 4 ina muundo….

1) angular 2) piramidi

1. Dhamana ya ushirikiano huundwa na utaratibu wa wafadhili-wakubali katika....

1) NaF 2) НF 3) (НF) 2 4) НВrF 4

2. Katika molekuli ya N2, atomi za nitrojeni zina….

1) valence ni sawa na hali ya oxidation

2) valence ni kubwa kuliko hali ya oxidation

3) valency na hali ya oxidation ni kinyume katika ishara

4) valence ni chini ya hali ya oxidation

3. Molekuli ya sulfidi hidrojeni ina muundo….

1) mstari 2) angular

3) piramidi 4) tetrahedral

1. Pembe ya dhamana katika mfululizo wa molekuli H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te ....

1) kupungua

2) kuongezeka

3) haibadilika

4) kwanza huongezeka na kisha hupungua

2. Vipengele… huonyesha mwelekeo mkubwa zaidi wa kuunda misombo yenye vifungo vya ioni.

1) Rb na F 2) Cu na F 3) H na F 4) C na F

3. Molekuli ya GeCl 2 [gesi ya germanium(II) kloridi] ina... muundo.

1) mstari 2) angular

3) piramidi 4) tetrahedral

1. Pembe ya dhamana katika mfululizo wa molekuli NH 3, PH 3, ASH 3 ....

1) kuongezeka

2) hupungua

3) haibadilika

4) kwanza huongezeka na kisha hupungua

2. Wakati dhamana inapoundwa katika molekuli ya HBr, mawingu ya elektroni yanaingiliana... aina.

3. Molekuli ya GeCl 4 [gesi ya germanium (IV) kloridi] ina ... muundo.

1) mstari 2) angular

3) piramidi 4) tetrahedral

Nguvu ya vifungo vya kemikali katika mfululizo wa ВF 3 – AlF 3 – GaF 3 – InF 3….

1) kupungua

2) kuongezeka

3) haibadilika

4) kwanza huongezeka na kisha hupungua

2. Wakati vifungo vinapoundwa katika molekuli ya oksijeni, mawingu ya elektroni yanaingiliana ... kama.

1) s na s 2) s na p 3) p na p 4) p na d

3. Molekuli ya BCl 3 ina... muundo.

1) mstari 2) utatu

3) piramidi 4) tetrahedral

1. Nguvu ya vifungo vya ushirikiano katika mfululizo wa H 2 S - H 2 Se - H 2 Te….

1) kupungua

2) kuongezeka

3) haibadilika

4) kwanza hupungua na kisha huongezeka

2. Wakati vifungo vinapoundwa katika molekuli ya nitrojeni, mawingu ya elektroni yanaingiliana ... kama.

1) s na s 2) s na p 3) p na p 4) p na d

3. Molekuli YA 2 ina muundo….

1) mstari 2) piramidi

3) tetrahedral 4) angular

1. Nguvu ya vifungo vya kemikali katika mfululizo Snіl 4 – GeСl 4 – SiСl 4 – ССl 4….

1) kupungua

2) kuongezeka

3) haibadilika

4) kwanza huongezeka na kisha hupungua

2. Urefu wa kifungo cha ushirikiano ndio mfupi zaidi katika molekuli....

1) Cl 2 2) F 2 3) I 2 4) Br 2

3. Molekuli ya fosfini PH 3 ina ... muundo

1) piramidi 2) tetrahedral

3) angular 4) pembetatu

1. Urefu wa dhamana ya ushirikiano ndio mfupi zaidi katika molekuli....

1) PH 3 2) H 2 S 3) SiH 4 4) HCl

2. Katika molekuli ya amonia ... hutengenezwa.

1) vifungo σ pekee 2) vifungo π pekee

3) moja σ- na mbili π vifungo 4) mbili σ- na moja π vifungo

1) piramidi 2) pembetatu

3) tetrahedral 4) angular

1. Urefu wa dhamana ya ushirikiano huongezeka katika mfululizo….

1) Cl 2, N 2, O 2 2) HCl, HF, HBr

3) AlCl 3, GaCl 3, InCl 3 4) H 2 Se, H 2 S, H 2 Te

2. Aina ya ionic ya dhamana ina….

1) kloridi ya boroni 2) kloridi ya cesium

3) fosforasi (III) kloridi 4) kloridi hidrojeni

3. Molekuli ya GeCl 2 (gesi ya kloridi ya germanium) ina muundo ....

1) angular 2) mstari

1. Nguvu ya vifungo vya ushirikiano katika mfululizo wa H 2 Se - H 2 S - H 2 O….

1) kupungua

2) kuongezeka

3) haibadilika

4) kwanza huongezeka na kisha hupungua

2. Kifungo cha ushirikiano huundwa kati ya atomi….

1) zisizo za metali

2) ya kawaida yasiyo ya chuma na chuma

3) chuma

1. Molekuli ya PbCl 2 (kloridi ya risasi ya gesi) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

3) pembetatu 4) piramidi

1. Urefu wa dhamana huongezeka katika mfululizo….

1) F 2, O 2, N 2 2) HBr, HCl, HF

3) BCl 3, AlCl 3, GaCl 3 4) H 2 S, H 2 O, NH 3

1) N 2 2) H 2 O 3) СCl 4 4) ВСl 3

3. Molekuli ya PbCl 4 (kloridi ya risasi ya gesi) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

3) piramidi 4) tetrahedral

1. Urefu wa dhamana ya ushirikiano ndio mfupi zaidi katika molekuli....

1) H 2 Te 2) H 2 O 3) H 2 Se 4) H 2 S

2. Mfano wa molekuli isiyo ya polar yenye vifungo vya polar covalent ni....

1) O 2 2) CCl 4 3) H 2 S 4) HCl

3. Molekuli ya CCl 4 ina... muundo.

1) angular 2) mstari

3) tetrahedral 4) piramidi

1. Aina ya ionic ya dhamana ina….

1) barafu 2) chumvi ya meza

3) almasi 4) shaba ya chuma

2. Mizunguko ya elektroni ya atomi ya berili katika molekuli ya BeH 2 (hidridi ya berili ya gesi) imechanganywa ... kulingana na aina.

3. Molekuli ya BeH 2 (gaseous beryllium hidridi) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

3) pembetatu 4) tetrahedral

1. Kuundwa kwa kimiani ya kioo ya ionic ni sifa ya....

1) iodidi ya cesium 2) grafiti

3) iodini 4) barafu

2. Mizunguko ya elektroni ya atomi ya alumini katika molekuli ya AlCl 3 (kloridi ya alumini ya gesi) imechanganywa ... kulingana na aina.

1) sp 2) sp 2 3) sp 3 4) s 2 p

3. Molekuli ya AlCl 3 (kloridi ya alumini ya gesi) ina muundo ....

1) angular 2) mstari

3) pembetatu 4) piramidi

1. Mshikamano wa dhamana ya ushirikiano hupungua katika mfululizo….

1) HF, HI, HCl 2) NH 3, H 2 O, HF

3) H 2 O, H 2 S, H 2 Se 4) NH 3, H 2 S, HF

2. Mizunguko ya elektroni ya atomi ya germanium katika molekuli ya GeCl 4 (gesi ya kloridi ya germanium) imechanganywa ... kulingana na aina.

3. Molekuli ya GeCl 4 (kloridi ya germanium ya gesi) ina ... muundo.

1) angular 2) mstari

3) piramidi 4) tetrahedral

1. Katika molekuli HCl, NH 3, H 2 Se, dhamana ya kemikali ni ....

1) hidrojeni 2) polar covalent

3) covalent nonpolar 4) ionic

2. Mfano wa molekuli ya polar yenye vifungo vya polar covalent ni....

1) H 2 O 2) N 2 3) AlCl 3 4) СCl 4

3. Molekuli ya H 2 Se ina ... muundo.

1) piramidi 2) angular

3) tetrahedral 4) mstari

1. Kiwango cha uwazi wa dhamana katika mfululizo wa NiСl 2 - CaСl 2 - KCl - Rbіl….

1) inazidisha

2) kudhoofisha

3) haibadilika

4) kwanza huongezeka na kisha hupungua

2. Mfano wa molekuli isiyo ya polar yenye vifungo vya polar covalent ni....

1) H 2 2) ASH 3 3) BeH 2 4) H 2 S

3. Kifungo cha hidrojeni huunganisha molekuli….

1) hidrojeni 2) floridi hidrojeni

3) telluride hidrojeni 4) hidridi ya arseniki

1. Shahada ya ionicity ya dhamana katika mfululizo wa AlCl 3 - SiCl 4 - PCl 5….

1) kupungua

2) kuongezeka

3) haibadilika

4) kwanza huongezeka na kisha hupungua

2. Mizunguko ya atomi ya silicon katika molekuli ya SiH 4 imechanganywa ... kulingana na aina.

1) sp 2) sp 2 3) sp 3 4) s 2 р 2

3. Molekuli ya silane SiH 4 ina ... muundo.

1) piramidi 2) angular

3) tetrahedral 4) pembetatu

Fasihi

1) Kileev R.G., Vekshin V.V. Mwongozo juu ya kemia ya jumla, - Izhevsk: Nyumba ya Uchapishaji ya Chuo Kikuu cha Udmurt, 2004. - P.101-138.

2) Kemia: Kitabu cha maandishi kwa wanafunzi wa taasisi za elimu ya juu / N.N. Volkov, M.A. Melikhova. - M.: Kituo cha Uchapishaji "Academy", 2007. - P.28-44.

3) Slesarev S.31-47

4) Glinka S.97-157 (kitabu cha kiada na kitabu cha shida)

5) Knyazev S.145-193

6) Ugai S.56-98

Neno "dhamana ya kemikali" lilianzishwa na A.M. Butlerov mnamo 1863.

1 Joule ni kazi iliyofanywa na nguvu ya 1 N kwenye njia ya 1 m.

Nishati ya 1 kJ inaweza kuinua kilo 1 ya mzigo kwa 102 m au kilo 102 ya mzigo kwa m 1. Yu Mayer mwaka wa 1842 aliamua sawa mitambo ya joto sawa na 427 kgm / kcal. Kutokana na hili (kwa kuzingatia ukweli kwamba 1 kcal = 418.68 kJ) inafuata kwamba malezi ya kemikali. vifungo katika mole 1 ya dutu hutoa nishati ambayo inaweza kutoa kazi sawa na 10,200 - 102,000 kgm. Hii ina maana kwamba mole 1 ya dutu ina nishati ya kutosha kuinua mzigo wenye uzito wa tani 10.2 - 102 kwa m 1 au, kinyume chake, kuinua kilo 1 kwa 102 - 1020 m.

Kwa mlinganisho na atomiki s-, p-, d-, f- orbitali, orbitali za molekuli zinaonyeshwa na herufi za Kigiriki σ, π, δ, φ.

Saa 1 jioni (picometer) = 10 -12 m.

Valence(kutoka lat. valentia nguvu) ya atomi ni uwezo wa atomi ya kitu kuunda vifungo vya kemikali; kipimo cha kiasi cha valency (ndani ya mfumo wa mbinu ya dhamana ya valence) ni idadi ya vifungo vinavyoundwa na atomi fulani na atomi nyingine au vikundi vya atomiki.
Valence (covalency) ya atomi ya kipengele kwa ujumla huamuliwa na idadi ya obiti zinazoweza kutumika katika uundaji wa vifungo vya kemikali.

Orbital mseto huteuliwa na herufi "g".

Uhusiano kati ya atomi za metali zisizo za atypical na zisizo za metali pia zitakuwa polar covalent katika kesi ya tofauti kidogo katika maadili ya EO yao, kwa mfano AlBr 3, GeH 4, nk.

Chaji yenye ufanisi (halisi) ya atomi ni chaji inayoonekana kwenye atomi kama matokeo ya mabadiliko ya msongamano wa elektroni kwenye molekuli kuelekea atomi isiyo na umeme zaidi. Katika kesi hii, atomi ya elektroni zaidi hupata malipo hasi ya ufanisi (imeteuliwa "-δ", na atomi ya mpenzi katika molekuli hupata malipo mazuri "+δ"). Kiasi cha malipo ya ufanisi hupimwa katika vitengo vya malipo kamili ya elektroni. Kwa atomi zinazounda dhamana ya ushirikiano wa nonpolar, chaji inayofaa ni sifuri, kwa mfano, H–H. Ada ya ufanisi inaweza kutumika kama kipimo cha ionicity ya covalent bondi. Kwa mfano, kwa kloridi ya hidrojeni HCl δ H = +0.2, δ Cl = -0.2, na dhamana katika molekuli ya HCl ni takriban 20% ya ionic katika asili, yaani, ni polar na karibu na covalent; katika kloridi ya sodiamu NaCl δ Na = +0.8, δ Cl = -0.8 na tunaweza kusema kwamba dhamana ni 80% ya ionic.

Ndani ya Jedwali la Kipindi la Kemia. vipengele, na ongezeko la idadi ya atomiki ya kipengele, maadili ya malipo ya ufanisi ya atomi katika misombo ya monoatomic hupungua. Katika vikundi vidogo, kadiri idadi ya atomiki ya kipengele inavyoongezeka, malipo ya ufanisi huongezeka. Malipo ya ufanisi ya atomi ya kipengele sawa katika misombo tofauti hupungua kwa kupungua kwa polarity ya dhamana.

Katika molekuli za misombo HF, H 2 O, NH 3, kuna vifungo vya hidrojeni na kipengele cha nguvu cha elektroni (H-F, H-O, H-N). Kati ya molekuli za misombo hiyo inaweza kuunda vifungo vya hidrojeni vya intermolecular. Katika baadhi ya molekuli za kikaboni zilizo na vifungo vya H-O, H-N, vifungo vya hidrojeni vya intramolecular.

Utaratibu wa uundaji wa dhamana ya hidrojeni ni sehemu ya kielektroniki, asili ya kipokeaji cha wafadhili. Katika kesi hii, wafadhili wa jozi ya elektroni ni atomi ya kipengele cha elektronegative (F, O, N), na kikubali ni atomi za hidrojeni zilizounganishwa na atomi hizi. Kama vifungo vya ushirikiano, vifungo vya hidrojeni vina sifa ya kuzingatia katika nafasi na kueneza.

Vifungo vya haidrojeni kawaida huonyeshwa kwa nukta: H ··· F. Kadiri dhamana ya hidrojeni inavyokuwa na nguvu, ndivyo uwezo wa elektroni wa atomi mshirika unavyoongezeka na ukubwa wake mdogo. Ni tabia hasa ya misombo ya fluorine, pamoja na oksijeni, kwa kiasi kidogo cha nitrojeni, na kwa kiasi kidogo zaidi ya klorini na sulfuri. Nishati ya dhamana ya hidrojeni pia inabadilika ipasavyo (Jedwali 1).

Jedwali 1. Wastani wa maadili ya nishati ya bondi ya hidrojeni

Kuunganisha kwa hidrojeni ya intermolecular na intramolecular

Shukrani kwa vifungo vya hidrojeni, molekuli huchanganya katika dimers na washirika ngumu zaidi.Molekuli za maji huunda washirika (H 2 O) 2, (H 2 O) 3, (H 2 O) 4; pombe ( C 2 H 5 OH) 4 . Hii inaelezea ongezeko la kiwango cha kuchemsha cha alkoholi ikilinganishwa na hidrokaboni.Umumunyifu mzuri wa methanoli na ethanoli katika maji huzingatiwa.Kifungo cha hidrojeni kinachotokea kati ya molekuli huitwa intermolecular.

Kwa mfano, malezi ya parahydroxybenzaldehyde dimer inaweza kuwakilishwa na mpango wafuatayo (Mchoro 1).

Mchele. 1. Uundaji wa vifungo vya hidrojeni vya intermolecular katikaparahydroxybenzaldehyde.

Vifungo vya hidrojeni vinaweza kutokea kati ya molekuli tofauti (kiunganishi cha hidrojeni kati ya molekuli) na ndani ya molekuli (kiunga cha hidrojeni ya intramolecular).Vifungo vya hidrojeni vya intramolecularna hupatikana katika alkoholi za polyhydric, wanga, protini na vitu vingine vya kikaboni.

Ushawishi wa kuunganisha hidrojeni kwenye mali ya dutu

Kiashiria rahisi zaidi cha kuwepo kwa vifungo vya hidrojeni ya intermolecular ni kiwango cha kuchemsha cha dutu. Kiwango cha juu cha kuchemsha cha maji (100 o C ikilinganishwa na misombo ya hidrojeni ya vipengele vya kikundi kidogo cha oksijeni (H 2 S, H 2 Se, H 2 Te) inaelezewa na kuwepo kwa vifungo vya hidrojeni: nishati ya ziada lazima itumike ili kuharibu intermolecular. vifungo vya hidrojeni katika maji.

Kuunganishwa kwa hidrojeni kunaweza kuathiri kwa kiasi kikubwa muundo na mali ya vitu. Uwepo wa vifungo vya hidrojeni vya intermolecular huongeza pointi za kuyeyuka na kuchemsha za dutu. Kuwepo kwa dhamana ya hidrojeni ndani ya molekuli husababisha molekuli ya deoksiribonucleic acid (DNA) kukunjwa kuwa hesi mbili katika maji.

Kuunganishwa kwa hidrojeni pia kuna jukumu muhimu katika michakato ya kufutwa, kwani umumunyifu pia hutegemea uwezo wa kiwanja kuunda vifungo vya hidrojeni na kutengenezea. Kama matokeo, vitu vyenye vikundi vya OH kama vile sukari, sukari, alkoholi, na asidi ya kaboksili, kama sheria, huyeyuka sana katika maji.

Mifano ya misombo: monohydric (methanoli, ethanoli) na alkoholi za polyhydric (glycerol, ethilini glikoli), asidi ya kaboksili, amini, amino asidi, protini, maji, amonia, floridi hidrojeni, asidi ya kaboksili iliyo na oksijeni.