Водородная связь.

Водородная связь-это своеобразная химическая связь. Она может быть межмолекулярной и внутримолекулярной.

Межмолекулярная водородная связь возникает между молекулами, в состав которых входит водород и сильно электроотрицательный элемент.

Такими элементами являются: фтор, кислород, азот, хлор и сера.

Обычно водородную связь обозначают точками и этим подчеркивают, что она намного слабее ковалентной связи (примерно в 15-20 раз). Тем не менее, она ответственна за ассоциацию молекул

Например, образование димеров воды и фтористого водорода можно представить схемами:

Н-О…Н-О… H-F…H-F

Такая химическая связь, которая образуется уже связанным атомом водорода с атомом другого элемента, обладающего большей электроотрицательностью, называется водородной связью.

При образовании водородной связи проявляется своеобразие иона водорода Н⁺. Атом водорода, теряя единственный электрон, остается в виде ядра- протона, диаметр которого в тысячи раз меньше диаметров диаметров ионов других элементов. В результате ион водорода, обладая очень сильным электрическим полем, активно взаимодействует с электронными оболочками других атомов или ионов.

Характер химических связей между атомами оказывает существенное влияние на физические и химические свойства веществ.

1 Вещества с ионными связями имеют высокие температуры плавления и кипения, в расплавленном состоянии обладают электропроводностью, в воде диссоциируют на ионы.

2 Вещества с металлическими связями обладают электропроводностью, ковкостью и др.

Вещества с полярными ковалентными связями занимают промежуточное положение.

Межмолекулярное взаимодействие.

Как и силы взаимодействия между атомами, межмолекулярные силы имеют электрическую природу. Они обусловлены полярностью и поляризуемостью молекул.

Различают 3 типа межмолекулярного взаимодействия.

К первому типу относится ориентационное взаимодействие двух полярных молекул. При сближении полярные молекулы ориентируются относительно друг друга противоположно заряженными концами диполей.

Чем более полярны молекулы, тем прочнее связь.

С повышением температуры ориентационное взаимодействие ослабляется, т.к. тепловое движение молекул нарушает ориентационное.

Второй тип - индукционное взаимодействие между полярной и неполярной молекулами: первая деформирует электронное облако второй. В результате у неполярной молекулы возникает временный дипольный момент, а затем обе молекулы взаимодействуют, как диполи.

В отличие от ориентационного индукционное взаимодействие не зависит от температуры, оно зависит от напряженности электрического поля полярной молекулы.

Третий тип – дисперсионное взаимодействие между двумя неполярными молекулами.

Вследствие движения электронов внутри молекулы в одной из них происходит небольшая мгновенная деформация электронного облака, создающая ассиметрию в распределении зарядов. Возникает маленький диполь, который существует очень короткое время.

Между возникшим диполем и соседней молекулой возникает взаимодействие, создающее в ней мгновенный наведенный (индуцированный) диполь.

Между возникшими диполями также происходит взаимодействие, которое называют дисперсным.

При межмолекулярном взаимодействии проявляются все три типа сил. Их называют ван-дер-ваальсовыми в честь голландского физика Ван-дер-Ваальса, который впервые определил количественные характеристики этих сил.

Ван-дер-ваальсовы силы невелики (примерно 47 кДж/моль) и очень быстро уменьшаются с увеличением расстояния между молекулами.

Они проявляются при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое, при кристаллизации сжиженных газов, физической адсорбции.

На дисперсионном взаимодействии основан процесс сжижения благородных и двухатомных элементарных газов.