Водневий зв’язок

Крім різних іонних і го – меополярних зв’язків, існує ще один особливий вид зв’язку, який в останні два десятиліття привертає все більшу увагу хіміків. Це так звана воднева зв’язок. Виявилося, що атом водню може утворювати зв’язок між двома електронегативними атомами (F, О, N, рідше Сl і S). Відомі випадки, коли цей зв’язок утворює водневий атом, пов’язаний з атомом вуглецю в сполуках типу НСХ3, де X – електронегативний атом або група (наприклад, в HCN, фторуглеводородов). Хоча в даний час природа водневого зв’язку ще до кінця не з’ясована, одна.ко визначений -ве уявлення про неї вже можна скласти. Таким чином, воднева зв’язок за своїм характером є, мабуть, електростатичної; вона утворюється внаслідок притягання ковалентно зв’язаного протона вільними електронами атома іншої молекули. При цьому протон знаходиться не посередині між зв’язуваними їм атомами (навіть якщо вони однакові), а ближче до того атому, з яким він пов’язаний ковалентно. Питання про те, чи знаходиться водень у фіксованому положенні або він робить коливання між двома положеннями рівноваги, в загальному випадку ще неясний, хоча дослідження хингидрона методом мічених атомів свідчить про фіксованому положенні водню водневого зв’язку в цьому з’єднанні.

Енергія водневого зв’язку мала; вона має порядок 5-10 ккал / моль, в той час як, наприклад, енергія нормального зв’язку О- Н дорівнює 109 ккал / моль, а зв’язки Н -F 148 ккал / моль. При плавленні льоду рветься близько 15 % всіх водневих зв’язків, при нагріванні води до 40 °С рветься близько половини водневих зв’язків. У парах води водневих зв’язків практично немає. При плавленні спиртів водневі зв’язки майже не розриваються, проте вони повністю рвуться при їх випаровуванні. Однак і в цьому випадку енергія водневого зв’язку складає всього близько 7 ккал / моль.

Наявність водневих зв’язків робить істотний вплив на фізичні властивості сполук. Саме водневі зв’язки обумовлюють асоціацію води і спиртів, а отже, і аномально високі точки їх кипіння порівняно, наприклад, з сірководнем і меркаптанами. Здатність спиртів, амінів, карбонових кислот, амідів розчинятися у воді викликана утворенням водневих зв’язків з молекулами води.

Деякі сполуки, подібно енольної формі ацетоуксус -ного ефіру, про – нітрофеноли та ін, утворюють внутрімолекулярні водневі зв’язки з замиканням циклу.

Вивчення водневих зв’язків має пролити додаткове світло на будову і властивості багатьох органічних речовин.

Посилання на основну публікацію