โมเลกุลไม่สร้างพันธะไฮโดรเจน พันธะไฮโดรเจน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

2. การหาพันธะไฮโดรเจน

พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนของโมเลกุลหนึ่งกับอะตอมของธาตุที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีสูง (O, N, F) ของอีกโมเลกุลหนึ่งเรียกว่าพันธะไฮโดรเจน

คำถามอาจเกิดขึ้น: ทำไมไฮโดรเจนถึงสร้างพันธะเคมีเฉพาะเช่นนี้

เนื่องจากรัศมีอะตอมของไฮโดรเจนมีขนาดเล็กมาก นอกจากนี้ เมื่ออิเล็กตรอนเดี่ยวถูกแทนที่หรือบริจาคจนหมด ไฮโดรเจนจะได้รับประจุบวกที่ค่อนข้างสูง เนื่องจากไฮโดรเจนของโมเลกุลหนึ่งทำปฏิกิริยากับอะตอมขององค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติตีที่มีประจุลบบางส่วนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลอื่น (HF, H 2 O, NH 3) .

ลองดูตัวอย่างบางส่วน โดยปกติแล้วเราแสดงส่วนประกอบของน้ำด้วยสูตรทางเคมี H 2 O อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด มันจะถูกต้องกว่าที่จะระบุองค์ประกอบของน้ำตามสูตร (H 2 O) n โดยที่ n \u003d 2.3.4 เป็นต้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าโมเลกุลของน้ำแต่ละตัวเชื่อมต่อกันผ่านพันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนมักแสดงด้วยจุด มันอ่อนแอกว่าพันธะไอออนิกหรือโควาเลนต์มาก แต่แข็งแกร่งกว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลตามปกติ

การปรากฏตัวของพันธะไฮโดรเจนจะอธิบายถึงการเพิ่มขึ้นของปริมาตรน้ำเมื่ออุณหภูมิลดลง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่ออุณหภูมิลดลง โมเลกุลจะแข็งแรงขึ้น ดังนั้นความหนาแน่นของ "การบรรจุ" จะลดลง

เมื่อศึกษาเคมีอินทรีย์ คำถามต่อไปนี้ก็เกิดขึ้นเช่นกัน เหตุใดจุดเดือดของแอลกอฮอล์จึงสูงกว่าจุดเดือดของไฮโดรคาร์บอนที่สอดคล้องกัน สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าพันธะไฮโดรเจนนั้นเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของแอลกอฮอล์ด้วย

การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของแอลกอฮอล์ก็เกิดขึ้นเนื่องจากการขยายตัวของโมเลกุล พันธะไฮโดรเจนยังเป็นลักษณะเฉพาะของสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ อีกหลายชนิด (ฟีนอล กรดคาร์บอกซิลิก ฯลฯ) เป็นที่ทราบกันดีจากวิชาเคมีอินทรีย์และชีววิทยาทั่วไปว่าการมีอยู่ของพันธะไฮโดรเจนอธิบายถึงโครงสร้างทุติยภูมิของโปรตีน โครงสร้างของ DNA double helix เช่น ปรากฏการณ์ของการเติมเต็ม

3. ประเภทของพันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนมีสองประเภท: พันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุล ถ้าพันธะไฮโดรเจนรวมส่วนต่างๆ ของโมเลกุลเข้าด้วยกัน ก็จะพูดถึงพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด หากเกิดพันธะไฮโดรเจนขึ้นระหว่างอะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลหนึ่งกับอะตอมที่ไม่ใช่โลหะของอีกโมเลกุลหนึ่ง (พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล) โมเลกุลนั้นจะสร้างพันธะคู่ โซ่ และวงแหวนที่แข็งแรงพอสมควร ดังนั้นกรดฟอร์มิกจึงมีอยู่ในสถานะของเหลวและก๊าซในรูปของไดเมอร์:

และก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์มีโมเลกุลโพลีเมอร์ รวมทั้งอนุภาค HF มากถึงสี่อนุภาค พันธะที่แข็งแรงระหว่างโมเลกุลสามารถพบได้ในน้ำ แอมโมเนียเหลว แอลกอฮอล์ อะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนที่จำเป็นสำหรับการสร้างพันธะไฮโดรเจนประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรต โปรตีน กรดนิวคลีอิกทั้งหมด เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ากลูโคส ฟรุกโตส และซูโครสสามารถละลายน้ำได้อย่างสมบูรณ์ มีบทบาทสำคัญในเรื่องนี้โดยพันธะไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นในสารละลายระหว่างโมเลกุลของน้ำและกลุ่มคาร์โบไฮเดรต OH จำนวนมาก

4. พลังงานพันธะไฮโดรเจน

มีหลายวิธีในการจำแนกลักษณะของพันธะไฮโดรเจน เกณฑ์หลักคือพลังงานของพันธะไฮโดรเจน (R–X–H…B–Y) ซึ่งขึ้นอยู่กับทั้งธรรมชาติของอะตอม X และ B และโครงสร้างทั่วไปของโมเลกุล RXH และ BY โดยส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 10–30 กิโลจูล/โมล แต่ในบางกรณีอาจสูงถึง 60–80 กิโลจูล/โมลและสูงกว่านั้น ตามลักษณะพลังงานพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงและอ่อนแอนั้นแตกต่างกัน พลังงานของการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงคือ 15–20 กิโลจูลต่อโมลและมากกว่านั้น ซึ่งรวมถึงพันธะ O–H…O ในน้ำ แอลกอฮอล์ กรดคาร์บอกซิลิก พันธะ O–H…N, N–H…O และ N–H…N ในสารประกอบที่มีหมู่ไฮดรอกซิล เอไมด์ และเอมีน ตัวอย่างเช่น ในโปรตีน พันธะไฮโดรเจนอย่างอ่อนมีพลังงานก่อตัวน้อยกว่า 15 กิโลจูลต่อโมล ขีดจำกัดล่างของพลังงานพันธะไฮโดรเจนคือ 4–6 กิโลจูล/โมล ตัวอย่างเช่น พันธะ C–H…O ในคีโตน อีเทอร์ และสารละลายในน้ำของสารประกอบอินทรีย์

พันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงที่สุดเกิดขึ้นเมื่อไฮโดรเจนขนาดเล็ก (กรดแข็ง) ถูกสร้างพันธะกับอะตอมขนาดเล็กที่มีประจุไฟฟ้าลบสูง (เบสแข็ง) สองอะตอมพร้อมกัน การจับคู่ของวงโคจรช่วยให้กรดเบสมีปฏิสัมพันธ์ที่ดีขึ้นและส่งผลให้มีพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงขึ้น นั่นคือ การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงและอ่อนสามารถอธิบายได้จากแนวคิดของกรดและเบสที่แข็งและอ่อน (หลักการของเพียร์สัน หลักการของ HICA)

พลังงานของพันธะ H จะเพิ่มขึ้นเมื่อประจุบวกเพิ่มขึ้นบนอะตอมไฮโดรเจนของพันธะ X-H และด้วยการเพิ่มขึ้นของตัวรับโปรตอนของอะตอม B (ความเป็นพื้นฐานของมัน) แม้ว่าการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนจะพิจารณาจากปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบส อย่างไรก็ตาม พลังงานของการก่อตัวของ H-complexes นั้นไม่ได้มีความสัมพันธ์อย่างเคร่งครัดกับทั้งระดับความเป็นกรดและระดับความเป็นพื้นฐาน

ภาพที่คล้ายกันนี้สังเกตได้ในกรณีของเมอร์แคปตันและแอลกอฮอล์ Mercaptans เป็นกรดที่แรงกว่าแอลกอฮอล์ แต่แอลกอฮอล์จะสร้างสารร่วมที่แรงกว่า สาเหตุของความผิดปกติที่เห็นได้ชัดดังกล่าวค่อนข้างเข้าใจได้ เนื่องจากค่าความเป็นกรดถูกกำหนดโดยค่าของ pKa ตามผลลัพธ์ของแผนปฏิกิริยาที่สมบูรณ์ของกรดเบส (ก่อนการก่อตัวของโซลเวตไอออน) และการก่อตัวของโมเลกุลเชิงซ้อน ด้วยพันธะ H เป็นเพียงขั้นตอนแรกของกระบวนการนี้ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการทำลายพันธะ X– N. ในตัวทำละลายเฉื่อย ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสมักจะหยุดที่ระยะ H-complex

ในแง่ของความเป็นพื้นฐานของสารประกอบอินทรีย์และความสามารถในการมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะ H ก็มีความแตกต่างกันอย่างมากเช่นกัน ดังนั้น ด้วยความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนในระดับเดียวกัน ระดับของความเป็นพื้นฐานของเอมีนจึงสูงกว่าของไพริดีน 5 คำสั่ง และสูงกว่าของสารประกอบคาร์บอนิลที่ถูกแทนที่ 13 คำสั่ง

บนพื้นฐานของข้อมูลการทดลอง ความสัมพันธ์เชิงเส้นถูกสร้างขึ้นระหว่างระดับของการถ่ายโอนประจุและพลังงานของพันธะ H ระหว่างโมเลกุล ซึ่งเป็นข้อโต้แย้งที่สำคัญในความโปรดปรานของธรรมชาติของผู้บริจาค-ผู้รับในภายหลัง ปัจจัย Steric สามารถมีผลอย่างมากต่อการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน ตัวอย่างเช่น ฟีนอลที่ถูกแทนที่ด้วยออร์โธมีแนวโน้มที่จะเชื่อมโยงตัวเองน้อยกว่าเมตาและพาราไอโซเมอร์ที่สอดคล้องกัน ไม่มีการเชื่อมโยงอย่างสมบูรณ์ใน 2,6-di-tert.-butylphenol เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จำนวนของสารเชิงซ้อนโมเลกุลในส่วนผสมจะลดลง และพบได้น้อยกว่ามากในเฟสของก๊าซ

ในตอนต้นของหลักสูตรมีข้อสังเกตว่าพันธะไฮโดรเจนมีตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างพันธะเคมีที่แท้จริง (วาเลนซ์) และอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอ ใกล้กว่าไหน? คำตอบนั้นไม่ชัดเจน เนื่องจากช่วงของความผันผวนของพลังงานของพันธะ H นั้นค่อนข้างกว้าง หากเรากำลังพูดถึงพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงซึ่งอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติของสาร พวกมันก็จะเข้าใกล้พันธะเคมีที่แท้จริงมากขึ้น และสิ่งนี้ไม่ได้ถูกกำหนดโดยพลังงานที่ค่อนข้างสูงของพันธะ H เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความจริงที่ว่ามันถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในอวกาศด้วย สะพานไฮโดรเจนมีพันธมิตร "ส่วนบุคคล" ของตัวเอง ทิศทางของการกระทำของพันธะไฮโดรเจนนั้นคงที่เช่นกัน แม้ว่าจะไม่เข้มงวดเท่าพันธะเคมีจริง

พันธะไฮโดรเจนจากระหว่างโมเลกุล หากตรวจพบการก่อตัวของพันธะ H ทางสเปกตรัม แต่ไม่มีสัญญาณของการเชื่อมโยง นี่เป็นข้อบ่งชี้ที่ถูกต้องเกี่ยวกับธรรมชาติภายในโมเลกุลของพันธะไฮโดรเจน นอกจากนี้ พันธะ H ระหว่างโมเลกุล (และการสำแดงทางสเปกตรัมของมัน) จะหายไปที่ความเข้มข้นต่ำของสารในตัวทำละลายที่เป็นกลาง ในขณะที่พันธะ H ในโมเลกุลยังคงอยู่ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ไฮโดรเจน...

โวลต์ พันธะไฮโดรเจน

Ø พันธะไฮโดรเจน เรียกว่าปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตของอะตอมไฮโดรเจนซึ่งเกี่ยวข้องกับธาตุที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีสูงกับอะตอมอื่น

พันธะไฮโดรเจนเกิดจากอะตอมของไฮโดรเจนสร้างพันธะกับอะตอมของฟลูออรีน ออกซิเจน หรือไนโตรเจน อิเล็กโทรเนกาติวิตีของธาตุอื่นไม่เพียงพอที่จะบังคับให้อะตอมไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้องกับพวกมันสร้างพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรง ให้เราพิจารณากลไกการเกิดพันธะไฮโดรเจนโดยใช้ตัวอย่างปฏิกิริยาของโมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์ อิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงของอะตอมฟลูออรีนนำไปสู่ความจริงที่ว่าพันธะไฮโดรเจน-ฟลูออรีนในโมเลกุลนี้มีขั้วสูง และอิเล็กตรอนคู่ทั่วไปถูกเลื่อนไปที่ฟลูออรีน H®F เนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนไม่มีเปลือกอิเล็กตรอนอยู่ภายใน การดึงเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกเกือบหมดจะทำให้นิวเคลียสซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานหรือโปรตอน ด้วยเหตุนี้ อะตอมของไฮโดรเจนที่มีโพลาไรซ์สูงจึงมีสนามไฟฟ้าสถิตที่ทรงพลังมาก เนื่องจากมันถูกดึงดูดไปยังอะตอมของฟลูออรีนของโมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์อื่นด้วยการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน:

พันธะไฮโดรเจนมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1. พันธะไฮโดรเจนอิ่มตัว อะตอมของไฮโดรเจนสร้างพันธะไฮโดรเจนเพียงพันธะเดียว พันธมิตรสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนหลายพันธะ

2. พันธะไฮโดรเจนมีทิศทาง ส่วน X-H × × × × Y มักจะเป็นเส้นตรง แม้ว่าในบางกรณีอาจเป็นมุมได้ แต่ค่าของมุมพันธะไม่แตกต่างจาก 180° มากนัก

3. พลังงานพันธะไฮโดรเจนมีค่าต่ำ (8-40 กิโลจูลต่อโมล) และแสดงค่าในลำดับเดียวกันกับพลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล ความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนยิ่งสูง ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของคู่ของอะตอมไฮโดรเจนก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น พลังงานพันธะ H××××F คือ 25-40 kJ/mol, พันธะ H××××O - 19-21 kJ/mol, พันธะ N××××H และ S×××H - ประมาณ 8 กิโลจูล/โมล

4. พันธะไฮโดรเจนไม่สมมาตร: ในชิ้นส่วน X-H × × × × X ความยาวของพันธะ H × × × × X จะมากกว่าความยาวของ H-X

พันธะไฮโดรเจนยาวกว่าพันธะโควาเลนต์และมีพลังงานน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม มีผลอย่างมากต่อคุณสมบัติทางกายภาพของสาร ทำให้เพิ่มจุดหลอมเหลวและจุดเดือดได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นไฮโดรเจนฟลูออไรด์จึงมีประโยชน์ -83 °С และ bp +20 °С ในขณะที่อะนาล็อกที่ใกล้ที่สุดคือไฮโดรเจนคลอไรด์ ละลายที่ -114 °С และเดือดที่ -85 °С ในความเป็นจริง เนื่องจากพันธะไฮโดรเจน ฟลูออโรฟลูออรีนจึงเป็นโพลิเมอร์ที่เริ่มแยกตัวออกบางส่วนที่อุณหภูมิใกล้จุดเดือดเท่านั้น แต่แม้ในเฟสของก๊าซ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์จะอยู่ในรูปของโมเลกุลขนาดเล็ก โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของไดเมอร์ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์มีอยู่ในรูปของโมเลกุลโมโนเมอร์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 90 °C เท่านั้น พันธะไฮโดรเจนที่แรงมากเกิดจากโมเลกุลของน้ำล้อมรอบในสถานะผลึก (น้ำแข็ง) โดยเพื่อนบ้านสี่ตัว

เครือข่ายสามมิติของพันธะไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นจาก tetrahedra ยังมีอยู่ในน้ำของเหลวในช่วงอุณหภูมิทั้งหมดตั้งแต่น้ำแข็งละลายไปจนถึงเดือด

พร้อมกับอินเตอร์โมเลกุลก็มี ภายในโมเลกุลพันธะไฮโดรเจนซึ่งไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางกายภาพของสาร

กรดฟอร์มิก HCOOH และกรดคาร์บอกซิลิกอื่นๆ ในสถานะของเหลวและก๊าซสร้างไดเมอร์แบบวัฏจักรเนื่องจากพันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญมากในการจัดระเบียบของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีความสำคัญทางชีวภาพจำนวนมาก (α-helices และ b-structures ของโปรตีนและโพลีเปปไทด์, DNA double helix เป็นต้น)

โวลต์ แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล .

Ø แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล (กองกำลังแวนเดอร์วาลส์) เรียกว่าแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตของไดโพลของสสาร

ปฏิสัมพันธ์ประเภทนี้ของอนุภาคอะตอมและโมเลกุลมีลักษณะเด่นหลายประการ:

1. ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลค่อนข้างอ่อนแอ ผลกระทบที่สอดคล้องกันนั้นมีขนาดเล็กกว่าผลกระทบทางความร้อนของการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์หนึ่งหรือสองลำดับ ดังนั้น พลังงานยึดเหนี่ยวสำหรับโมเลกุล H 2 คือ 432 กิโลจูล/โมล ในขณะที่ค่าเอนทาลปีของการระเหิดของผลึกไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้องกับอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลคือ 2.1 กิโลจูล/โมล

2. ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลไม่เฉพาะเจาะจง แรงแวนเดอร์วาลส์กระทำระหว่างโมเลกุลต่างๆ ที่เหมือนกันหรือต่างกัน

3. แรงแวนเดอร์วาลส์มีลักษณะเป็นไฟฟ้าสถิต ดังนั้นอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลจึงไม่อิ่มตัวและไม่มีทิศทาง

ตามจุดกำเนิดของไดโพลที่มีปฏิสัมพันธ์ แรงสามประเภทของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลนั้นแตกต่างกัน:

· ปฏิสัมพันธ์เชิงทิศทาง - แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตของไดโพลถาวรของสสาร ซึ่งถูกจัดให้อยู่ในขั้วตรงข้ามด้วยความเคารพซึ่งกันและกัน

พลังงานปฏิสัมพันธ์ในทิศทางของโมเลกุลที่เหมือนกันสองตัว (เอฟเฟกต์การวางแนว) แสดงโดยสมการต่อไปนี้:

(9),

โดยที่ m คือโมเมนต์ไดโพลของโมเลกุล r คือระยะห่างระหว่างโมเลกุล

· ปฏิสัมพันธ์อุปนัย – แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตของไดโพลคงที่และเหนี่ยวนำ (เหนี่ยวนำ)

(10),

โดยที่ a คือความสามารถในการเกิดขั้วของโมเลกุล

· ปฏิสัมพันธ์การกระจาย – แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตของไมโครไดโพลของสสารที่เกิดขึ้นทันที การเกิดขึ้นของ microdipoles ทันทีนั้นเกิดจากการละเมิดสมมาตรของการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในอนุภาคซึ่งนำไปสู่การปรากฏและการหายไปของเสาไฟฟ้า เมื่อแรงปฏิสัมพันธ์ของการกระจายตัวปรากฏขึ้น ไมโครไดโพลจะปรากฏขึ้นและหายไปพร้อมๆ กัน โดยมุ่งในลักษณะที่อนุภาคถูกดึงดูด

(11),

โดยที่ h คือค่าคงที่ของพลังค์ n 0 คือความถี่การสั่นของโมเลกุลที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์

โดยธรรมชาติแล้ว การมีส่วนร่วมของปฏิกิริยาการกระจายตัวต่อพลังงานของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นตามความสามารถในการเกิดขั้วของโมเลกุลที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น สำหรับ HI พลังงานอันตรกิริยาแบบกระจาย (60.47 กิโลจูล/โมล) คือ 98.5% ของพลังงานของแรงอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุล

การกระทำของแรงแวนเดอร์วาลส์นำไปสู่การบรรจบกันของอนุภาคอะตอมและโมเลกุลที่ไม่ถูกผูกมัดด้วยพันธะเคมีกับสภาวะสมดุลซึ่งแรงดึงดูดถูกทำให้สมดุลโดยแรงผลัก ในกรณีนี้ ระยะห่างระหว่างอะตอมสามารถแสดงเป็นผลรวมของรัศมีแวนเดอร์วาลส์ (ตารางที่ 3.3)

แนวคิดของพันธะไฮโดรเจน

อะตอมของไฮโดรเจนที่สร้างพันธะกับอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีสูงอย่างสูง (ออกซิเจน ฟลูออรีน คลอรีน ไนโตรเจน) สามารถทำปฏิกิริยากับคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งปันของอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีสูงอีกอะตอมของโมเลกุลนี้หรืออีกโมเลกุลหนึ่งเพื่อสร้างพันธะเพิ่มเติมที่อ่อนแอ ซึ่งก็คือพันธะไฮโดรเจน ในกรณีนี้สามารถสร้างสมดุลได้

รูปภาพที่ 1

ลักษณะของพันธะไฮโดรเจนถูกกำหนดโดยเอกสิทธิ์ของอะตอมไฮโดรเจน อะตอมของไฮโดรเจนมีขนาดเล็กกว่าอะตอมอื่นมาก เมฆอิเล็กตรอนก่อตัวขึ้นและอะตอมอิเล็กโทรเนกาติตีจะเลื่อนไปทางหลังอย่างมาก เป็นผลให้นิวเคลียสของไฮโดรเจนยังคงได้รับการปกป้องอย่างอ่อน

อะตอมออกซิเจนของหมู่ไฮดรอกซิลของกรดคาร์บอกซิลิก แอลกอฮอล์ หรือฟีนอลสองโมเลกุลสามารถมาบรรจบกันอย่างใกล้ชิดเนื่องจากการสร้างพันธะไฮโดรเจน

ประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนและประจุลบของอะตอมอิเลคโตรเนกาตีฟอีกอันหนึ่งจะดึงดูดกัน พลังงานของปฏิสัมพันธ์ของพวกมันเปรียบได้กับพลังงานของพันธะเดิม ดังนั้นโปรตอนจึงจับกับอะตอมสองตัวพร้อมกัน พันธะกับอะตอมอิเลคโตรเนกาติตีที่สองอาจแข็งแรงกว่าพันธะเดิม

โปรตอนสามารถเคลื่อนที่จากอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งได้ อุปสรรคด้านพลังงานสำหรับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวนั้นเล็กน้อย

พันธะไฮโดรเจนจัดอยู่ในกลุ่มพันธะเคมีที่มีความแรงปานกลาง แต่ถ้ามีพันธะดังกล่าวจำนวนมาก พันธะเหล่านี้มีส่วนช่วยในการก่อตัวของโครงสร้างไดเมอร์หรือโพลิเมอร์ที่แข็งแรง

ตัวอย่างที่ 1

การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนในโครงสร้าง $\alpha $-helical ของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก โครงสร้างคล้ายเพชรของน้ำแข็งผลึก เป็นต้น

ปลายขั้วบวกของไดโพลในกลุ่มไฮดรอกซิลอยู่ที่อะตอมของไฮโดรเจน ดังนั้นจึงสามารถสร้างพันธะผ่านไฮโดรเจนด้วยไอออนหรืออะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีซึ่งมีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งปัน

ในกลุ่มที่มีขั้วอื่นๆ เกือบทั้งหมด ปลายด้านบวกของไดโพลจะอยู่ภายในโมเลกุล ดังนั้นจึงเข้าถึงได้ยากสำหรับการจับ สำหรับกรดคาร์บอกซิลิก $(R=RCO)$, แอลกอฮอล์ $(R=Alk)$, ฟีนอล $(R=Ar)$ ปลายด้านบวกของไดโพล $OH$ อยู่นอกโมเลกุล:

ตัวอย่างการหาปลายขั้วบวกของ $C-O, S-O, P-O$ ภายในโมเลกุล:

รูปที่ 2 อะซิโตน ไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO) เฮกซะเมทิลฟอสฟอริกไตรเอไมด์ (HMPTA)

เนื่องจากไม่มีสิ่งกีดขวาง steric พันธะไฮโดรเจนจึงเป็นเรื่องง่าย ความแข็งแรงส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามันมีลักษณะโควาเลนต์เป็นส่วนใหญ่

โดยทั่วไปแล้ว การมีพันธะไฮโดรเจนจะแสดงด้วยเส้นประระหว่างผู้ให้และผู้รับ เช่น ในแอลกอฮอล์

รูปที่ 3

โดยปกติแล้ว ระยะห่างระหว่างอะตอมออกซิเจนสองอะตอมกับพันธะไฮโดรเจนจะน้อยกว่าผลรวมของรัศมีแวนเดอร์วาลส์ของอะตอมออกซิเจน ต้องมีการผลักกันของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจน อย่างไรก็ตาม แรงผลักถูกเอาชนะด้วยแรงของพันธะไฮโดรเจน

ลักษณะของพันธะไฮโดรเจน

ธรรมชาติของพันธะไฮโดรเจนอยู่ในตัวไฟฟ้าสถิตและตัวรับบริจาค บทบาทหลักในการก่อตัวของพลังงานพันธะไฮโดรเจนเกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์ของไฟฟ้าสถิต ในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลนั้น อะตอมสามอะตอมมีส่วนร่วมซึ่งเกือบจะอยู่ในเส้นตรงเดียวกัน แต่ระยะห่างระหว่างพวกมันในเวลาเดียวกันนั้นแตกต่างกัน (ข้อยกเว้นคือลิงก์ $F-H\cdots F-$)

ตัวอย่างที่ 2

สำหรับพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลในน้ำแข็ง $-O-H\cdots OH_2$ ระยะทาง $O-H$ คือ $0.097$ นาโนเมตร และระยะทาง $H\cdots O$ คือ $0.179$ นาโนเมตร

พลังงานของพันธะไฮโดรเจนส่วนใหญ่อยู่ในช่วง $10-40$ กิโลจูล/โมล ซึ่งน้อยกว่าพลังงานของพันธะโควาเลนต์หรือไอออนิกมาก มักจะสังเกตได้ว่าความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นตามความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของผู้บริจาคและความเป็นพื้นฐานของตัวรับโปรตอน

ความสำคัญของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล

พันธะไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในการแสดงคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของสารประกอบ

พันธะไฮโดรเจนมีผลต่อสารประกอบดังต่อไปนี้:

พันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุล

ในกรณีที่การปิดของวัฏจักรที่มีสมาชิก 6 ตัวหรือ 5 ตัวเป็นไปได้ จะเกิดพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลขึ้น

การปรากฏตัวของพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลในซาลิไซลาลดีไฮด์และโอ-ไนโตรฟีนอลเป็นสาเหตุของความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพของพวกมันจากคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกัน meta-และ คู่-ไอโซเมอร์

$o$-Hydroxybenzaldehyde หรือ salicylaldehyde $(A)$ และ $o$-nitrophenol (B) ไม่ก่อให้เกิดสารร่วมระหว่างโมเลกุล ดังนั้นจึงมีจุดเดือดต่ำกว่า ละลายในน้ำได้ไม่ดีเนื่องจากไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลกับน้ำ

รูปที่ 5

$o$-Nitrophenol เป็นเพียงหนึ่งในสามตัวแทนของไอโซเมอร์ของไนโตรฟีนอลที่สามารถกลั่นด้วยไอน้ำได้ คุณสมบัตินี้เป็นพื้นฐานสำหรับการแยกออกจากส่วนผสมของไนโตรฟีนอลไอโซเมอร์ซึ่งเกิดขึ้นจากไนเตรตของฟีนอล

พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะชนิดพิเศษที่มีเฉพาะอะตอมของไฮโดรเจน เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนสร้างพันธะกับอะตอมของธาตุที่มีประจุลบมากที่สุด ฟลูออรีน ออกซิเจน และไนโตรเจนเป็นหลัก พิจารณาการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนในตัวอย่างไฮโดรเจนฟลูออไรด์ อะตอมของไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนตัวเดียวเนื่องจากสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมของธาตุอิเลคโตรเนกาติตีได้เพียงตัวเดียว เมื่อโมเลกุลของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ก่อตัวขึ้น พันธะ HF จะเกิดขึ้น ซึ่งเกิดจากคู่อิเล็กตรอนทั่วไป ซึ่งถูกแทนที่ด้วยอะตอมของธาตุที่มีอิเล็กโทรเนกาตีฟมากกว่า - ฟลูออรีน

อันเป็นผลมาจากการกระจายตัวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอน โมเลกุลของไฮโดรเจนฟลูออไรด์จึงเป็นไดโพล ขั้วบวกซึ่งเป็นอะตอมของไฮโดรเจน เนื่องจากความจริงที่ว่าคู่อิเล็กตรอนที่จับกันถูกเลื่อนไปยังอะตอมของฟลูออรีน นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนจึงถูกเปิดเผยบางส่วนและ ls-orbital ของอะตอมนี้จะถูกปล่อยออกมาบางส่วน ในอะตอมอื่นใด ประจุบวกของนิวเคลียสแม้จะกำจัดเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกไปแล้ว ก็ยังถูกหุ้มด้วยเปลือกอิเล็กตรอนภายใน ซึ่งให้แรงผลักจากเปลือกอิเล็กตรอนของโมเลกุลอื่น ไฮโดรเจนไม่มีเปลือกดังกล่าวและนิวเคลียสเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมที่มีประจุบวกขนาดเล็กมาก - โปรตอน (เส้นผ่านศูนย์กลางของมันเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมอื่นประมาณ 10 ถึง 5 เท่าเนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนจึงถูกดึงดูดโดยเปลือกอิเล็กตรอน ของอะตอมอื่นที่เป็นกลางหรือไอออนที่มีประจุลบ)

ความแรงของสนามไฟฟ้าใกล้กับอะตอมไฮโดรเจนที่สัมผัสบางส่วนนั้นยิ่งใหญ่มากจนสามารถดึงดูดขั้วลบของโมเลกุลที่มีขั้วใกล้เคียงได้ เนื่องจากขั้วลบนี้ไม่มีอะไรเลยนอกจากอะตอมของฟลูออรีนที่มีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่สร้างพันธะ 3 คู่ และ 1s - ออร์บิทัลของอะตอมไฮโดรเจนว่างเปล่าบางส่วน ดังนั้นอันตรกิริยาระหว่างผู้ให้และตัวรับจึงเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนที่มีขั้วบวกของโมเลกุลหนึ่งและขั้วที่เป็นขั้วลบ อะตอมของฟลูออรีนของอีกโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงกัน .

ดังนั้น ควบคู่ไปกับปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิต ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้ให้และผู้รับยังมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์นี้ พันธะเพิ่มเติม (วินาที) เกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของอะตอมไฮโดรเจน นั่นคือสิ่งที่มันเป็น พันธะไฮโดรเจน . โดยปกติจะแสดงด้วยจุด: …F–Н F–H… ระบบของอะตอมสามอะตอมที่เกิดขึ้นเนื่องจากพันธะไฮโดรเจนนั้นตามกฎแล้วจะเป็นเส้นตรง

พันธะไฮโดรเจนแตกต่างจากพันธะโควาเลนต์ในด้านพลังงานและความยาว มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและทนทานน้อยกว่าโควาเลนต์ พลังงานพันธะไฮโดรเจน 8 - 40 กิโลจูล/โมล โควาเลนต์ 80 - 400 กิโลจูล/โมล ดังนั้น ในไฮโดรเจนฟลูออไรด์ที่เป็นของแข็ง ความยาวของพันธะโควาเลนต์ F–H คือ 95 pm ในขณะที่พันธะไฮโดรเจน H–F มีความยาว 156 pm เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล HF ผลึกไฮโดรเจนฟลูออไรด์ที่เป็นของแข็งจึงประกอบด้วยโซ่ซิกแซกแบนๆ

พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล HF จะถูกรักษาไว้บางส่วนในของเหลวและแม้แต่ในก๊าซไฮโดรเจนฟลูออไรด์

พันธะไฮโดรเจนเขียนแบบมีเงื่อนไขเป็นสามจุดและแสดงดังต่อไปนี้:

โดยที่ X, Y คืออะตอม F, O, N, Cl, S

พลังงานและความยาวของพันธะไฮโดรเจนถูกกำหนดโดยไดโพลโมเมนต์ของพันธะ X–H และขนาดของอะตอม Y ความยาวของพันธะไฮโดรเจนจะลดลงและพลังงานจะเพิ่มขึ้นตามความแตกต่างระหว่างอิเล็กโทรเนกาติวิตีของ อะตอม X และ Y (และตามด้วยโมเมนต์ไดโพลของพันธะ X–H) และด้วยขนาดของอะตอม Y ที่ลดลง

พันธะไฮโดรเจนยังสร้างโมเลกุลที่มีพันธะ O–H (เช่น น้ำ H 2 O, กรดเปอร์คลอริก HClO 4, กรดไนตริก HNO 3, กรดคาร์บอกซิลิก RCOOH, ฟีนอล C 6 H 5 OH, แอลกอฮอล์ ROH) และ N–H ( ตัวอย่างเช่น แอมโมเนีย NH 3 กรดไทโอไซยานิก HNCS เอไมด์อินทรีย์ RCONH 2 และเอมีน RNH 2 และ R 2 NH)

สารที่โมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนมีคุณสมบัติแตกต่างจากสารที่คล้ายกันในโครงสร้างของโมเลกุล แต่ไม่ก่อตัวเป็นพันธะไฮโดรเจน จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารประกอบที่มีไฮโดรเจนของธาตุในกลุ่ม IVA ซึ่งไม่มีพันธะไฮโดรเจนจะค่อยๆ ลดลงตามจำนวนงวดที่ลดลง (รูปที่ 15) ในสารประกอบที่มีธาตุไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ VA-VIIA การพึ่งพาอาศัยกันนี้ถูกละเมิด สารสามชนิดที่โมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน (แอมโมเนีย NH 3 , น้ำ H 2 O และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ HF) มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าของคู่กันมาก นอกจากนี้ สารเหล่านี้ยังมีช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้นในสถานะของเหลว ความร้อนที่สูงกว่าของการหลอมรวมและการระเหย

พันธะไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในกระบวนการตกผลึกและการละลายของสารตลอดจนการก่อตัวของผลึกไฮเดรต

พันธะไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เฉพาะระหว่างโมเลกุลเท่านั้น (พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล MVS) เช่นเดียวกับกรณีตัวอย่างทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้น แต่ยังรวมถึงระหว่างอะตอมของโมเลกุลเดียวกันด้วย (พันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุล, VVS) . ตัวอย่างเช่น เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลระหว่างอะตอมไฮโดรเจนของหมู่อะมิโนและอะตอมของออกซิเจนของหมู่คาร์บอนิล ทำให้เกิดสายเฮลิคอลโพลีเปปไทด์ซึ่งก่อรูปโมเลกุลโปรตีน

พันธะไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในกระบวนการจำลองโปรตีนและการสังเคราะห์ทางชีวภาพ DNA double helix สองเส้นถูกยึดไว้ด้วยพันธะไฮโดรเจน ในกระบวนการของการทำซ้ำ พันธะเหล่านี้ถูกทำลาย ในระหว่างการถอดรหัส การสังเคราะห์ RNA โดยใช้ DNA เป็นแม่แบบก็เกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน กระบวนการทั้งสองเป็นไปได้เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นได้ง่ายและแตกได้ง่าย

ข้าว. 15 จุดหลอมเหลว (a) และจุดเดือด (b) ของสารประกอบไบนารีของธาตุ IV-VIIA - กลุ่มที่มีไฮโดรเจน

คำถามสำหรับการควบคุมตนเอง

1. อิเล็กตรอน 1 ตัวสามารถเกิดพันธะเคมีได้หรือไม่?

2. ตัวบ่งชี้ใดที่แสดงถึงความแข็งแรงของพันธะเคมี

ความยาวพันธะจะเท่ากับผลรวมของรัศมีของอะตอมที่แยกออกจากกัน 2 อะตอมที่เข้าสู่พันธะเคมีได้หรือไม่?

4. อนุภาคเคมีควรมีอะไรเพื่อสร้างพันธะโคเวเลนต์ระหว่างกันโดยกลไกของผู้ให้และผู้รับ?

5. อะไรกำหนดความจุของอะตอมของธาตุในสารประกอบเคมี?

6. อะไรจำกัดจำนวนพันธะโควาเลนต์ที่เกิดจากอะตอมของธาตุใดๆ ในสารประกอบเคมี?

7. อะไรคือสาเหตุของการผสมพันธุ์ของออร์บิทัลอิเล็กตรอนของอะตอมที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์?

8. ออร์บิทัลของอะตอมใดที่สามารถผสมพันธุ์ได้?

9. การผสมพันธุ์ของออร์บิทัลของอะตอมประเภทใดที่มักดำเนินการในสารประกอบอนินทรีย์?

10. การวัดขั้วของพันธะโควาเลนต์คืออะไร? มันวัดได้อย่างไร?

11. อิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมของธาตุเรียกว่าอะไร

12. กำหนดพันธะโควาเลนต์ ไอออนิก โลหะ และไฮโดรเจน

13. ทำไมมีเทน โดยเปรียบเทียบกับแอมโมเนีย ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ และน้ำ จึงไม่มีจุดเดือดสูงผิดปกติ?

14. อะตอมของคาร์บอนในโมเลกุล CO มีค่าเท่าใด

15. สามารถเกิดปฏิกิริยาระหว่าง HF และ SiF ได้หรือไม่?

16. พันธะโคเวเลนต์ในโมเลกุล NO มีจำนวนเท่าใด

17. ระบุประเภทของการผสมข้ามวงโคจรของอิเล็กตรอนของอะตอมคาร์บอนในโมเลกุล CO 2

18. โครงสร้างทางเรขาคณิตของโมเลกุล BF 3 และ NF 3 เหมือนกันหรือไม่

19. โมเมนต์ไดโพลของโมเลกุล HCN คือ 2.9 D จงคำนวณความยาวของไดโพล

การทดสอบ

1. ความยาวของพันธะโควาเลนต์มีมากที่สุดในโมเลกุล....

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

2. แนวโน้มสูงสุดในการสร้างสารประกอบทางเคมีด้วยพันธะไอออนิกแสดงโดยอะตอมของธาตุ ....

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

3. โมเลกุล BeF 2 (ก๊าซเบริลเลียมฟลูออไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

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

3) Hcl, NI, HBr 4) NH 3, NCl 3, NF 3

2. พันธะ π สามารถเกิดขึ้นได้จากการทับซ้อนกันของเมฆอิเล็กตรอนประเภท …

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

3. โมเลกุลแอมโมเนียมีโครงสร้าง ...

1) ตรีโกณมิติ 2) เสี้ยม

3) เชิงมุม 4) จัตุรมุข

1. ขั้วของพันธะโควาเลนต์เพิ่มขึ้นในอนุกรม ....

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. ในโมเลกุลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ … เป็นไปได้

1) เท่านั้น σ-พันธบัตร

2) พันธะ π เท่านั้น

3) ทั้งพันธะ σ- และ π-

3. โมเลกุล SnCl 4 (ก๊าซดีบุกคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

1. ขั้วของพันธะโควาเลนต์ในชุด HCl - HBr - HI ... .

1) เพิ่มขึ้น

2) ไม่เปลี่ยนแปลง

3) ลดลง

4) เริ่มลดลงแล้วเพิ่มขึ้น

2. จำนวนพันธะคู่เท่ากันในโมเลกุล ... .

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

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

3. โมเลกุล SnCl 2 (ก๊าซดีบุกคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

3) จัตุรมุข 4) เสี้ยม

1. ในผลึกของพันธะเคมี NaF, RbCl, CsCl .... .

จำนวนพันธะ π-bond เท่ากันในโมเลกุล .... .

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

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

3. โมเลกุลมีเทนมีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) จัตุรมุข

3) เสี้ยม 4) ตรีโกณมิติ

1. ในโมเลกุลของ O 2, N 2, Cl 2, H 2 พันธะ ....

1) ไอออนิก 2) ขั้วโควาเลนต์

3) โควาเลนต์ไม่มีขั้ว 4) โลหะ

2. จำนวนของพันธะ σ เท่ากันใน … โมเลกุล

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

3) SO 2 Cl 2 และ COCl 2 4) H 2 SO 4 และ ROSl 3

3. โมเลกุลของไฮโดรเจนซัลไฟด์มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) จัตุรมุข

3) เชิงเส้น 4) เสี้ยม

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

2. ในโมเลกุลไนโตรเจนมี....

3) หนึ่ง σ- และสองพันธะ π 4) หนึ่ง σ- และสองพันธะ σ

3. โมเลกุล AlCl 3 (ก๊าซอะลูมิเนียมคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

3) จัตุรมุข 4) เชิงมุม

1. ความยาวของพันธะโคเวเลนต์จะยาวขึ้นในโมเลกุลที่สอง ในกรณีของสารประกอบ ... .

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

2. มุมวาเลนซ์ในชุด NH 3 - PH 3 - AsH 3 ....

1) ลดลง

2) เพิ่มขึ้น

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

3. โมเลกุล GaCl 3 (ก๊าซแกลเลียมคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เสี้ยม 2) ตรีโกณมิติ

3) จัตุรมุข 4) เชิงมุม

1. ในซีรีส์ LiF - BeF 2 - BF 3 - CF 4 - NF 3 - OF 2 - F 2 ....

2. พันธะประเภทไอออนิกมี ... .

1) โพแทสเซียมคลอไรด์ 2) ออกซิเจน (II) ฟลูออไรด์

3) คาร์บอน(IV) ฟลูออไรด์ 4) ฟอสฟอรัส(III) คลอไรด์

3. โมเลกุล MgCl 2 (ก๊าซแมกนีเซียมคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

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

2. พันธะโควาเลนต์มีขั้ว....

1) เพชร 2) แอมโมเนีย 3) ฟลูออรีน 4) โคบอลต์

3. โมเลกุล AsH 3 มีโครงสร้างเป็น ... .

1) เชิงเส้น 2) ตรีโกณมิติ

3) เสี้ยม 4) จัตุรมุข

1. ในชุด NaCl - MgCl 2 - AlCl 3 - SiCl 4 - PCl 3 - Cl 2 ....

1) ธรรมชาติของพันธะไอออนิกดีขึ้น

2) ธรรมชาติโควาเลนต์ของพันธะได้รับการปรับปรุง

3) ธรรมชาติโควาเลนต์ของพันธะอ่อนตัวลง

4) ธรรมชาติของพันธะไอออนิกไม่เปลี่ยนแปลง

2. พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วมี....

1) โซเดียมคลอไรด์ 2) คลอรีน

3) ไฮโดรเจนคลอไรด์ 4) สังกะสี

3. โมเลกุล CCl 4 มีโครงสร้าง....

1) เชิงมุม 2) เสี้ยม

1. พันธะโควาเลนต์เกิดจากกลไกของผู้บริจาคและผู้รับใน ....

1) NaF 2) HF 3) (HF) 2 4) HBrF 4

2. ในโมเลกุล N 2 อะตอมของไนโตรเจนมี ....

1) ความจุเท่ากับสถานะออกซิเดชัน

2) ความจุมากกว่าระดับของการเกิดออกซิเดชัน

3) วาเลนซ์และสถานะออกซิเดชันอยู่ตรงข้ามกันในเครื่องหมาย

4) ความจุน้อยกว่าระดับของการเกิดออกซิเดชัน

3. โมเลกุลของไฮโดรเจนซัลไฟด์มีโครงสร้าง ... .

1) เชิงเส้น 2) เชิงมุม

3) เสี้ยม 4) จัตุรมุข

1. มุมวาเลนซ์ในอนุกรมของโมเลกุล H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te ... .

1) ลดลง

2) เพิ่มขึ้น

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

2. แนวโน้มสูงสุดในการสร้างสารประกอบด้วยพันธะไอออนิกแสดงโดยองค์ประกอบ ....

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

3. โมเลกุล GeCl 2 [ก๊าซเจอร์เมเนียม (II) คลอไรด์] มีโครงสร้าง ...

1) เชิงเส้น 2) เชิงมุม

3) เสี้ยม 4) จัตุรมุข

1. มุมวาเลนซ์ในอนุกรมของโมเลกุล NH 3 , PH 3 , AsH 3 .... .

1) เพิ่มขึ้น

2) ลดลง

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

2. เมื่อเกิดพันธะขึ้นในโมเลกุล HBr เมฆอิเล็กตรอนประเภท … จะทับซ้อนกัน

3. โมเลกุล GeCl 4 [ก๊าซเจอร์เมเนียมคลอไรด์ (IV)] มีโครงสร้าง ...

1) เชิงเส้น 2) เชิงมุม

3) เสี้ยม 4) จัตุรมุข

ความแข็งแรงของพันธะเคมีในชุด BF 3 - AlF 3 - GaF 3 - InF 3 ....

1) ลดลง

2) เพิ่มขึ้น

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

2. เมื่อเกิดพันธะในโมเลกุลออกซิเจน เมฆอิเล็กตรอนประเภท … จะทับซ้อนกัน

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

3. โมเลกุล BCl 3 มีโครงสร้าง ...

1) เชิงเส้น 2) ตรีโกณมิติ

3) เสี้ยม 4) จัตุรมุข

1. ความแข็งแรงของพันธะโควาเลนต์ในอนุกรม H 2 S - H 2 Se - H 2 Te ....

1) ลดลง

2) เพิ่มขึ้น

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) ลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้น

2. ในระหว่างการก่อตัวของพันธะในโมเลกุลไนโตรเจน เมฆอิเล็กตรอนของ … ชนิดซ้อนทับกัน

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

3. โมเลกุลของ OF 2 มีโครงสร้างเป็น ....

1) เชิงเส้น 2) เสี้ยม

3) จัตุรมุข 4) เชิงมุม

1. ความแข็งแรงของพันธะเคมีในชุด SnCl 4 - GeCl 4 - SiCl 4 - CCl 4 ....

1) ลดลง

2) เพิ่มขึ้น

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

2. ความยาวของพันธะโคเวเลนต์มีค่าน้อยที่สุดในโมเลกุล ....

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

3. โมเลกุลของฟอสฟีน PH 3 มีโครงสร้าง ...

1) เสี้ยม 2) จัตุรมุข

3) เชิงมุม 4) ตรีโกณมิติ

1. ความยาวของพันธะโคเวเลนต์มีค่าน้อยที่สุดในโมเลกุล....

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

2. ในโมเลกุลแอมโมเนีย ... จะก่อตัวขึ้น

1) พันธะ σ เท่านั้น 2) พันธะ π เท่านั้น

3) หนึ่ง σ- และสองพันธะ π 4) สองพันธะ σ- และหนึ่ง π-

1) เสี้ยม 2) ตรีโกณมิติ

3) จัตุรมุข 4) เชิงมุม

1. ความยาวของพันธะโควาเลนต์เพิ่มขึ้นในอนุกรม ....

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. พันธะประเภทไอออนิกมี ... .

1) โบรอนคลอไรด์ 2) ซีเซียมคลอไรด์

3) ฟอสฟอรัส(III) คลอไรด์ 4) ไฮโดรเจนคลอไรด์

3. โมเลกุล GeCl 2 (ก๊าซเจอร์เมเนียมคลอไรด์) มีโครงสร้าง ....

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

1. ความแข็งแรงของพันธะโควาเลนต์ในชุด H 2 Se - H 2 S - H 2 O ....

1) ลดลง

2) เพิ่มขึ้น

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

2. พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นระหว่างอะตอม ... .

1) อโลหะ

2) อโลหะทั่วไปและโลหะ

3) โลหะ

1. โมเลกุล PbCl 2 (ก๊าซตะกั่วคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

3) ตรีโกณมิติ 4) เสี้ยม

1. ความยาวของการเชื่อมต่อเพิ่มขึ้นในซีรีส์ ....

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) CCl 4 4) BCl 3

3. โมเลกุล PbCl 4 (ก๊าซตะกั่วคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

3) เสี้ยม 4) จัตุรมุข

1. ความยาวของพันธะโคเวเลนต์มีค่าน้อยที่สุดในโมเลกุล....

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

2. ตัวอย่างของโมเลกุลไม่มีขั้วที่มีพันธะโคเวเลนต์มีขั้ว ได้แก่ ....

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

3. โมเลกุล CCl 4 มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

3) จัตุรมุข 4) เสี้ยม

1. พันธะประเภทไอออนิกมี....

1) น้ำแข็ง 2) เกลือแกง

3) เพชร 4) ทองแดงโลหะ

2. วงโคจรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมเบริลเลียมในโมเลกุล BeH 2 (ก๊าซเบริลเลียมไฮไดรด์) จะถูกผสม ... ตามประเภท

3. โมเลกุล Ven 2 (ก๊าซเบริลเลียมไฮไดรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

3) ตรีโกณมิติ 4) จัตุรมุข

1. การก่อตัวของตาข่ายผลึกไอออนิกเป็นเรื่องปกติสำหรับ ....

1) ซีเซียมไอโอไดด์ 2) กราไฟต์

3) ไอโอดีน 4) น้ำแข็ง

2. ออร์บิทัลอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมอะลูมิเนียมในโมเลกุล AlCl 3 (ก๊าซอะลูมิเนียมคลอไรด์) จะถูกผสม ... ตามประเภท

1) sp 2) sp 2 3) sp 3 4) s 2 หน้า

3. โมเลกุล AlCl 3 (แก๊สอะลูมิเนียมคลอไรด์) มีโครงสร้างเป็น ....

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

3) ตรีโกณมิติ 4) เสี้ยม

1. ขั้วของพันธะโควาเลนต์ลดลงในอนุกรม ....

1) HF, NI, 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. ออร์บิทัลอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมเจอร์เมเนียมในโมเลกุล GeCl 4 (ก๊าซเจอร์เมเนียมคลอไรด์) จะถูกผสม ... ตามประเภท

3. โมเลกุล GeCl 4 (ก๊าซเจอร์เมเนียมคลอไรด์) มีโครงสร้าง ...

1) เชิงมุม 2) เชิงเส้น

3) เสี้ยม 4) จัตุรมุข

1. ในโมเลกุลของ HCl, NH 3, H 2 Se พันธะเคมี ....

1) ไฮโดรเจน 2) โควาเลนต์มีขั้ว

3) โควาเลนต์ไม่มีขั้ว 4) อิออน

2. ตัวอย่างของโมเลกุลมีขั้วที่มีพันธะโคเวเลนต์มีขั้ว ได้แก่ ....

1) H 2 O 2) N 2 3) AlCl 3 4) CCl 4

3. โมเลกุล H 2 Se มีโครงสร้าง ...

1) เสี้ยม 2) เชิงมุม

3) จัตุรมุข 4) เส้นตรง

1. ระดับความเป็นไอออนของพันธะในชุด NiCl 2 - CaCl 2 - KCl - RbCl ....

1) ขยายเสียง

2) กำลังอ่อนตัวลง

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

2. ตัวอย่างของโมเลกุลไม่มีขั้วที่มีพันธะโควาเลนต์มีขั้ว ได้แก่ ....

1) H 2 2) AsH 3 3) VeH 2 4) H 2 S

3. พันธะไฮโดรเจนเชื่อมต่อโมเลกุล ....

1) ไฮโดรเจน 2) ไฮโดรเจนฟลูออไรด์

3) ไฮโดรเจนเทลลูไรด์ 4) อาร์เซนิกไฮไดรด์

1. ระดับความเป็นไอออนของพันธะในชุด AlCl 3 - SiCl 4 - PCl 5 ....

1) ลดลง

2) เพิ่มขึ้น

3) ไม่เปลี่ยนแปลง

4) เพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง

2. ออร์บิทัลของอะตอมซิลิกอนในโมเลกุล SiH 4 ถูกผสมเข้าด้วยกัน ... ตามประเภท

1) sp 2) sp 2 3) sp 3 4) s 2 หน้า 2

3. โมเลกุลไซเลน SiH 4 มีโครงสร้าง ...

1) เสี้ยม 2) เชิงมุม

3) จัตุรมุข 4) ตรีโกณมิติ

วรรณกรรม

1) Kileev R.G. , Vekshin V.V. คู่มือเกี่ยวกับเคมีทั่วไป - Izhevsk: สำนักพิมพ์ "Udmurt University", 2004 - P.101-138

2) เคมี: หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษาสถาบันอุดมศึกษา / น.น. วอลคอฟ, M.A. เมลิโควา. - ม.: สำนักพิมพ์ "สถานศึกษา", 2550. - ส.28-44.

3) Slesarev S.31-47

4) Glinka S.97-157 (แบบเรียนและหนังสือโจทย์)

5) Knyazev S.145-193

6) อูไก ส.56-98

คำว่า "พันธะเคมี" ถูกนำมาใช้โดย A.M. Butlerov ในปี 1863

1 จูลเป็นงานที่กระทำโดยแรง 1 N บนเส้นทางยาว 1 ม.

พลังงาน 1 kJ สามารถยกของหนัก 1 กก. ได้ 102 ม. หรือของหนัก 102 กก. สูง 1 ม. Y. Mayer ในปี 1842 กำหนดสมมูลทางกลของความร้อนเท่ากับ 427 กก./กิโลแคลอรี จากนี้ (คำนึงถึงความจริงที่ว่า 1 กิโลแคลอรี = 418.68 กิโลจูล) เป็นไปตามการก่อตัวของสารเคมี พันธะในสาร 1 โมล จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา สามารถผลิตงานได้เท่ากับ 10,200 - 102,000 kgm. ซึ่งหมายความว่า 1 โมลของสารมีพลังงานเพียงพอที่จะยกของที่มีน้ำหนัก 10.2 - 102 ตันต่อ 1 ม. หรือในทางกลับกัน ยกของ 1 กก. ได้ 102 - 1,020 ม.

โดยการเปรียบเทียบกับอะตอม s-, p-, d-, f-ออร์บิทัล ออร์บิทัลโมเลกุลจะแสดงด้วยตัวอักษรกรีก σ, π, δ, φ

13.00 น. (พิโคเมตร) = 10 -12 ม.

วาเลนซ์(จากลาดพร้าว. วาเลนเซีย- ความแข็งแรง) ของอะตอมคือความสามารถของอะตอมขององค์ประกอบในการสร้างพันธะเคมี การวัดเชิงปริมาณของวาเลนซ์ (ภายในกรอบของวิธีพันธะเวเลนซ์) คือจำนวนของพันธะที่เกิดจากอะตอมที่กำหนดกับอะตอมอื่นหรือกลุ่มอะตอม
เวเลนซี (โควาเลนซี) ของอะตอมของธาตุโดยทั่วไปถูกกำหนดโดยจำนวนออร์บิทัลที่สามารถใช้ในการสร้างพันธะเคมี

วงโคจรไฮบริดแสดงด้วยตัวอักษร "g"

พันธะโควาเลนต์ขั้วจะเป็นพันธะระหว่างอะตอมของโลหะผิดปรกติและอโลหะในกรณีที่ค่า EO แตกต่างกันเล็กน้อยเช่น AlBr 3 , GeH 4 เป็นต้น

ประจุที่มีประสิทธิผล (จริง) ของอะตอมคือประจุที่เกิดขึ้นบนอะตอมเนื่องจากความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในโมเลกุลเปลี่ยนไปสู่อะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบมากกว่า ในกรณีนี้ อะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาตีฟสูงกว่าจะได้ประจุไฟฟ้าที่มีประสิทธิผลเป็นลบ (เรียกว่า "-δ" และอะตอมคู่ในโมเลกุลจะได้รับประจุบวก "+δ") ค่าของประจุไฟฟ้าจะวัดเป็นหน่วยของประจุไฟฟ้าสัมบูรณ์ของอิเล็กตรอน สำหรับอะตอมที่สร้างพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว ประจุไฟฟ้าที่มีประสิทธิผลจะเป็นศูนย์ ตัวอย่างเช่น H–H ประจุไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสามารถใช้วัดความเป็นไอออนของพันธะโควาเลนต์ได้ ตัวอย่างเช่นสำหรับไฮโดรเจนคลอไรด์ HCl δ H \u003d +0.2, δ Cl \u003d -0.2 และพันธะในโมเลกุล HCl นั้นมีไอออนิกประมาณ 20% นั่นคือมีขั้วและใกล้กับโควาเลนต์ ในโซเดียมคลอไรด์ NaCl δ Na = +0.8, δ Cl = -0.8 และเราอาจกล่าวได้ว่าพันธะนั้นเป็นไอออนิก 80%

ภายในระบบธาตุเคมี องค์ประกอบที่มีจำนวนลำดับขององค์ประกอบเพิ่มขึ้นค่าของประจุที่มีประสิทธิภาพของอะตอมในสารประกอบเชิงเดี่ยวจะลดลง ในกลุ่มย่อยหลักด้วยจำนวนลำดับขององค์ประกอบที่เพิ่มขึ้น ประจุไฟฟ้าที่มีประสิทธิผลจะเพิ่มขึ้น ประจุที่มีประสิทธิผลของอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันในสารประกอบต่างๆ จะลดลงตามขั้วของพันธะที่ลดลง

ในโมเลกุลของสารประกอบ HF, H 2 O, NH 3 มีพันธะไฮโดรเจนที่มีองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติตีสูง (H–F, H–O, H–N) ระหว่างโมเลกุลของสารประกอบดังกล่าวได้ พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล. ในโมเลกุลอินทรีย์บางชนิดที่มีพันธะ H–O, H–N พันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุล.

กลไกการเกิดพันธะไฮโดรเจนส่วนหนึ่งเป็นไฟฟ้าสถิต ส่วนหนึ่งเป็นผู้รับ-บริจาค ในกรณีนี้ อะตอมของธาตุที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง (F, O, N) ทำหน้าที่เป็นผู้ให้คู่อิเล็กตรอน และอะตอมของไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อกับอะตอมเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวรับ เช่นเดียวกับพันธะโควาเลนต์ พันธะไฮโดรเจนมีลักษณะเฉพาะคือ ปฐมนิเทศในอวกาศและ ความอิ่มตัว.

พันธะไฮโดรเจนมักจะแสดงด้วยจุด: H ··· F. พันธะไฮโดรเจนมีความเด่นชัดมากขึ้น ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมคู่นั้นยิ่งมากขึ้นและขนาดของอะตอมก็จะยิ่งเล็กลง เป็นคุณลักษณะหลักสำหรับสารประกอบฟลูออรีน เช่นเดียวกับออกซิเจน ไนโตรเจนในระดับที่น้อยกว่า จนถึงระดับที่น้อยกว่าสำหรับคลอรีนและกำมะถัน พลังงานพันธะไฮโดรเจนก็เปลี่ยนไปเช่นกัน (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1 ค่าเฉลี่ยของพลังงานพันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลและภายในโมเลกุล

ด้วยพันธะไฮโดรเจน โมเลกุลจึงรวมกันเป็นไดเมอร์และส่วนร่วมที่ซับซ้อนมากขึ้นโมเลกุลของน้ำรวมตัว (H 2 O) 2, (H 2 O) 3, (H 2 O) 4; แอลกอฮอล์ ( C 2 H 5 OH) 4 . สิ่งนี้อธิบายถึงการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดของแอลกอฮอล์เมื่อเทียบกับไฮโดรคาร์บอน สังเกตว่า เมทานอลและเอทานอลละลายได้ดีในน้ำพันธะไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลเรียกว่าระหว่างโมเลกุล

ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของไดเมอร์พาราไฮดรอกซีเบนซาลดีไฮด์สามารถแสดงได้ด้วยโครงร่างต่อไปนี้ (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลในพาราไฮดรอกซีเบนซาลดีไฮด์

พันธะไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งระหว่างโมเลกุลต่างๆ (พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล) และภายในโมเลกุล (พันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุล)พันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลและพบในโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ คาร์โบไฮเดรต โปรตีน และสารอินทรีย์อื่นๆ

ผลของพันธะไฮโดรเจนต่อสมบัติของสาร

ตัวบ่งชี้ที่สะดวกที่สุดในการมีอยู่ของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลคือจุดเดือดของสาร จุดเดือดของน้ำที่สูงขึ้น (100 o C เมื่อเทียบกับสารประกอบไฮโดรเจนขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยของออกซิเจน (H 2 S, H 2 Se, H 2 Te) เกิดจากการมีพันธะไฮโดรเจน: จำเป็นต้องมีพลังงานเพิ่มเติมในการทำลายระหว่างโมเลกุล พันธะไฮโดรเจนในน้ำ

พันธะไฮโดรเจนสามารถส่งผลต่อโครงสร้างและคุณสมบัติของสารได้อย่างมีนัยสำคัญ การมีอยู่ของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสาร การปรากฏตัวของพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลนำไปสู่ความจริงที่ว่าโมเลกุลของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ถูกพับเป็นเกลียวคู่ในน้ำ

พันธะไฮโดรเจนยังมีบทบาทสำคัญในกระบวนการละลาย เนื่องจากความสามารถในการละลายยังขึ้นอยู่กับความสามารถของสารประกอบในการสร้างพันธะไฮโดรเจนกับตัวทำละลาย เป็นผลให้สารที่มีหมู่ OH เช่น น้ำตาล กลูโคส แอลกอฮอล์ กรดคาร์บอกซิลิก มักจะละลายได้ดีในน้ำ

ตัวอย่างของสารประกอบ: โมโนไฮดริก (เมทานอล เอทานอล) และโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ (กลีเซอรอล เอทิลีนไกลคอล) กรดคาร์บอกซิลิก เอมีน กรดอะมิโน โปรตีน น้ำ แอมโมเนีย ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ กรดคาร์บอกซิลิกที่มีออกซิเจน