Müxtəlif elementlərin atomlarının bir-biri ilə qarşılıqlı təsir qabiliyyətinin kimya elmində öyrənilməsinin xronologiyasına nəzər salsanız, XIX əsrin ortalarını ayırd edə bilərik. O zaman elm adamları oksigen, flüor, azotun hidrogen birləşmələrinin anomal adlandırıla bilən bir qrup xassələri ilə xarakterizə olunduğuna diqqət çəkdilər.
Bunlar, ilk növbədə, çox yüksək ərimə və qaynama nöqtələridir, məsələn, su və ya hidrogen flüorid üçün digər oxşar birləşmələrə nisbətən daha yüksəkdir. Hal-hazırda, artıq məlumdur ki, bu maddələrin bu xüsusiyyətləri hidrogen atomlarının yüksək elektromənfilik indeksinə malik olan elementlərin atomları ilə qeyri-adi bir növ əlaqə yaratmaq xüsusiyyəti ilə müəyyən edilir. Onlar buna hidrogen deyirdilər. Bağın xassələri, əmələ gəlməsinin xüsusiyyətləri və onu ehtiva edən birləşmələrin nümunələri məqaləmizdə diqqət yetirəcəyimiz əsas məqamlardır.
Əlaqə səbəbi
Elektrostatik cazibə qüvvələrinin hərəkəti belədirkimyəvi bağların əksər növlərinin yaranması üçün fiziki əsas. Bir elementin əks yüklü atom nüvələri ilə digər elementin elektronlarının qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranan kimyəvi bağların növləri yaxşı məlumdur. Bunlar qeyri-metal elementlərin sadə və mürəkkəb birləşmələri üçün xarakterik olan kovalent qeyri-qütblü və qütblü bağlardır.
Məsələn, ən yüksək elektromənfiliyə malik olan flüor atomu ilə bir elektron buludu ilkin olaraq yalnız H atomuna aid olan hidrogenin elektroneytral hissəciyi arasında mənfi yüklü sıxlıqda yerdəyişmə olur.. İndi hidrogen atomunun özünü haqlı olaraq proton adlandırmaq olar. Sonra nə olacaq?
Elektrostatik qarşılıqlı əlaqə
Hidrogen atomunun elektron buludu demək olar ki, tamamilə flüor hissəciyinə doğru keçir və o, artıq mənfi yük alır. Çılpaq, yəni mənfi sıxlığı olmayan hidrogen atomu - bir proton və qonşu hidrogen flüorid molekulunun F- ionu arasında elektrostatik cazibə qüvvəsi özünü göstərir. Bu, molekullararası hidrogen bağlarının yaranmasına səbəb olur. Baş verməsi səbəbindən bir neçə HF molekulu eyni anda sabit assosiativlər yarada bilər.
Hidrogen rabitəsinin əmələ gəlməsinin əsas şərti kimyəvi elementin yüksək elektronmənfiliyə malik atomunun və onunla qarşılıqlı təsirdə olan hidrogen protonunun olmasıdır. Bu tip qarşılıqlı təsir oksigen və flüor birləşmələrində (su, hidrogen florid), azot tərkibli maddələrdə, məsələn, ammonyakda daha az, kükürd və xlor birləşmələrində isə daha az ifadə edilir. Molekullar arasında yaranan hidrogen bağlarının nümunələrinə üzvi maddələrdə də rast gəlmək olar.
Beləliklə, funksional hidroksil qruplarının oksigen və hidrogen atomları arasında olan spirtlərdə elektrostatik cazibə qüvvələri də yaranır. Buna görə də, artıq homoloji seriyanın ilk nümayəndələri - metanol və etil spirti - bu tərkibə və molekulyar çəkiyə malik digər maddələr kimi qazlar deyil, mayelərdir.
Ünsiyyətin enerji xarakteristikası
Kovalent (40–100 kkal/mol) və hidrogen bağlarının enerji intensivliyini müqayisə edək. Aşağıdakı nümunələr aşağıdakı ifadəni təsdiqləyir: hidrogen növü flüor birləşmələrində yalnız 2 kkal/mol (ammiak dimerləri arasında) ilə 10 kkal/mol enerji ehtiva edir. Lakin məlum olur ki, bəzi maddələrin hissəciklərinin assosiasiyalara bağlana bilməsi kifayətdir: dimerlər, tetra - və polimerlər - çoxlu molekullardan ibarət qruplar.
Onlar təkcə birləşmənin maye fazasında deyil, həm də qaz vəziyyətinə keçərkən parçalanmadan qorunub saxlanıla bilər. Buna görə də, molekulları qruplar halında saxlayan hidrogen bağları ammonyak, su və ya hidrogen flüoridin anormal dərəcədə yüksək qaynama və ərimə nöqtələrinə səbəb olur.
Su molekulları necə birləşir
Həm qeyri-üzvi, həm də üzvi maddələr bir neçə növ kimyəvi bağa malikdir. Qütb hissəciklərinin bir-biri ilə birləşməsi prosesində yaranan və molekullararası hidrogen adlanan kimyəvi bağ fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərini kökündən dəyişdirə bilər.əlaqə xüsusiyyətləri. Suyun xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq bu ifadəni sübut edək. H2O molekulları dipol formasına malikdir - qütbləri əks yüklər daşıyan hissəciklər.
Qonşu molekullar bir-birinə müsbət yüklü hidrogen protonları və oksigen atomunun mənfi yükləri tərəfindən cəlb edilir. Bu proses nəticəsində anormal yüksək qaynama və ərimə nöqtələrinin, yüksək istilik tutumunun və birləşmənin istilik keçiriciliyinin görünüşünə səbəb olan molekulyar komplekslər - assosiativlər əmələ gəlir.
Suyun unikal xüsusiyyətləri
H2O hissəcikləri arasında hidrogen bağlarının olması onun bir çox həyati xüsusiyyətlərindən məsuldur. Su ən vacib metabolik reaksiyaları - hüceyrədə meydana gələn karbohidratların, zülalların və yağların hidrolizini təmin edir və həlledicidir. Sitoplazmanın və ya hüceyrələrarası mayenin bir hissəsi olan belə suya sərbəst deyilir. Molekullar arasındakı hidrogen bağları sayəsində zülallar və qlikoproteinlər ətrafında nəmləndirici qabıqlar əmələ gətirir ki, bu da polimer makromolekulları arasında yapışmağın qarşısını alır.
Bu halda suya strukturlaşdırılmış deyilir. H2O hissəcikləri arasında yaranan hidrogen bağına dair verdiyimiz nümunələr onun üzvi maddələrin - zülalların və polisaxaridlərin əsas fiziki-kimyəvi xassələrinin formalaşmasında aparıcı rolunu sübut edir. canlı orqanizmlərdə baş verən assimilyasiya və dissimilyasiya proseslərində.sistemlərdə, həmçinin onların istilik tarazlığının təmin edilməsində.
Molekulyar hidrogen bağı
Salisil turşusu iltihabəleyhinə, yara sağaldıcı və mikrob əleyhinə təsirə malik tanınmış və uzun müddət istifadə edilən dərmanlardan biridir. Turşunun özü, fenolun brom törəmələri, üzvi kompleks birləşmələr molekuldaxili hidrogen bağı yaratmağa qadirdir. Aşağıdakı nümunələr onun formalaşma mexanizmini göstərir. Beləliklə, salisilik turşu molekulunun məkan konfiqurasiyasında karbonil qrupunun oksigen atomunun və hidroksil radikalının hidrogen protonunun yaxınlaşması mümkündür.
Oksigen atomunun daha böyük elektronmənfiliyi səbəbindən hidrogen hissəciyinin elektronu oksigen nüvəsinin təsiri altına demək olar ki, tamamilə düşür. Salisilik turşu molekulunun daxilində hidrogen bağı yaranır və bu, tərkibindəki hidrogen ionlarının konsentrasiyasının artması səbəbindən məhlulun turşuluğunu artırır.
Xülasə edərək deyə bilərik ki, donor qrupu (elektron verən hissəcik) və onu qəbul edən qəbuledici atom eyni molekulun bir hissəsi olarsa, atomlar arasında bu cür qarşılıqlı təsir özünü göstərir.
