Водневий зв'язок
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Водневий зв'язок

Водневий зв'язок, вид хімічної взаємодії атомів в молекулах, що відрізняється тим, що істотна участь в нім приймає атом водню (Н), вже зв'язаний ковалентним зв'язком з іншим атомом (А). Група А — Н виступає донором протона (акцептором електрона), а інша група (або атом) В — донором електрона (акцептором протона). Інакше кажучи, група А — Н проявляє функцію кислоти, а група В — підстави. Для позначення Ст с. вживають на відміну від звичайної валентної риски, пунктир, тобто А — Н···В [у граничному випадку симетричною Ст с., наприклад, в біфторіде калія, K + (F···Н···f) - , відмінність двох зв'язків зникає].

загрузка...

  До утворення Ст с. здатні групи А — Н, де А — атоми Про, N, F, Cl, Вr і в меншій мірі З і S. Як другий, електродонорний центр В можуть виступати ті ж атоми Про, N, S всіляких функціональних груп, аніони F - , С1 - і ін., в меншій мірі ароматичні кільця і кратні зв'язки. Якщо А — Н і В належать окремим (різнорідним або ідентичним) молекулам, то Ст с. називають міжмолекулярною, а якщо вони знаходяться в різних частинах однієї молекули, — внутрішньомолекулярною.

  Від загальних для всіх речовин ван-дер-ваальсових сил взаємного тяжіння молекул Ст с. відрізняється спрямованістю і насичуваністю, тобто якостями звичайних (валентних) хімічних зв'язків. Ст с. не зводиться, як раніше вважали, до електростатичного тяжіння полярних груп А — Н і В, а розглядається як донорно-акцепторний хімічний зв'язок. По своїх енергіях, зазвичай 3—8 ккал/міль , Ст с. займає проміжне положення між ван-дер-ваальсовимі взаємодіями (долі ккал/міль ) і типовими хімічними зв'язками (десятки ккал/міль ) (1 ккал = 4,19·10 3 · дж ).

  Найбільш поширені міжмолекулярні Ст с. Вони приводять до асоціації однакових або різнорідних молекул у всілякі агрегати-комплекси с В. с., або Н-комплекси, які за звичайних умов знаходяться в рівновазі, що швидко встановлюється. При цьому виникають як бінарні комплекси (кислота — підстава і циклічні диміри), так і великі утворення (ланцюги, кільця, спіралі, плоскі і просторові сітки зв'язаних молекул). Наявністю таких Ст с. обумовлені властивості різних розчинів і рідин (в першу чергу, води і водних розчинів, ряду технічних полімерів — капрону, нейлону і т.д.), а також кристалічна структура багатьох молекулярних кристалів і кристалогідратів неорганічних з'єднань, у тому числі, зрозуміло, і льоду . Так само Ст с. істотно визначає структуру білків, нуклеїнових кислот і інших біологічно важливих з'єднань і тому грає найважливішу роль в хімії всіх життєвих процесів. Унаслідок загальної поширеності Ст с. її роль істотна і в багатьох інших областях хімії і технології (процеси перегонки, екстракції, адсорбції, хроматографії, кислотно-основні рівноваги, каталіз і т.д.).

  Утворення Ст с., специфічно змінюючи властивості груп А — Н і В, відбивається і на молекулярних властивостях; це виявляється, зокрема, по коливальних спектрах і спектрах протонного магнітного резонансу. Тому спектроскопія, особливо інфрачервона, є найважливішим методом вивчення Ст с. і залежних від неї процесів.

  Літ.: Піментел Дж., Мак-Клеллан О., Водневий зв'язок, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1964; Воднева зв'язок. Сб. ст., М., 1964; Pauling L., The chemical bond, N. Y., 1967.

  А. Ст Іогансен.