3.4 Водородная связь

Водородная связь образуется между атомами водорода и атомами сильно электроотрицательного элемента разных молекул одного и того же вещества.

Механизм образования водородной связи рассмотрим при взаимо­действии двух молекул HF. При образовании полярной ковалентной свя­зи между атомом водорода и атомом фтора, электронное облако атома водорода оказывается сильно смещенным к атому фтора. В результате атом фтора приобретает значительный эффективный отрицательный за­ряд, а ядро атома водорода (протон) почти лишается электронного обла­ка. Между протоном и отрицательно заряженным атомом фтора сосед­ней молекулы HF возникает электростатическое притяжение, что и при­водит к образованию водородной связи. Эту способность атома водоро­да (протона) можно объяснить тем, что, обладая ничтожно малыми раз­мерами, не имея внутренних электронных слоев, протон способен про­никать в электронные оболочки других атомов. Атом водорода в полу­ченном димере связан с двумя атомами фтора одной ковалентной связью и одной водородной связью. Благодаря водородной связи моле­кулы фтористого водорода соединяются в сложные ассоциаты: H F-H-F H-F

Энергия водородной связи составляет 8-40 кДж/моль, что значи­тельно меньше энергии ковалентной связи. Однако этой энергии доста­точно чтобы вызвать ассоциацию молекул. Водородную связь обознача­ют тремя точками. Водородная связь характерна для соединений фтора и кислорода, слабее проявляется у соединений азота, хлора и серы.

Водородная связь иногда определяет структуру вещества и замет­но влияет на его физико-химические свойства. Именно ассоциация мо­лекул, затрудняющая отрыв их друг от друга, приводит к повышению вязкости, увеличению диэлектрической постоянной, служит причиной аномально высоких температур плавления и кипения, например, воды, фтороводорода, аммиака.

Кроме межмолекулярной водородной связи наблюдается внутри­молекулярная связь, объединяющая атомы одной и той же молекулы. Такая связь образуется в молекулах органических соединений.

14