Водородная связь
Водородная связь — это притяжение атома водорода, соединённого с сильно электроотрицательным атомом, к другому электроотрицательному атому соседней или той же молекулы. Она влияет на свойства воды, спиртов, белков и некоторых кристаллических веществ.
Как образуется водородная связь
В молекуле с полярной связью электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому. Поэтому водород приобретает частичный положительный заряд \(\delta^+\), а атом F, O или N — частичный отрицательный заряд \(\delta^-\). Положительно поляризованный водород притягивается к неподелённой электронной паре электроотрицательного атома другой молекулы. Такое взаимодействие относят к межмолекулярным взаимодействиям, хотя оно может возникать и внутри одной молекулы.
В условной записи \(\mathrm{D-H\cdots A}\) атом D — обычно F, O или N, атом H соединён с ним ковалентной связью, а A — электроотрицательный атом-акцептор с неподелённой электронной парой. Пунктир обозначает водородную связь, а не обычную ковалентную связь.
В молекуле воды атом O сильно смещает к себе общие электроны. Водород одной молекулы \(\mathrm{H_2O}\) притягивается к атому O другой молекулы: \(\mathrm{O-H\cdots O}\). Благодаря множеству таких связей вода имеет сравнительно высокую температуру кипения и может существовать в виде льда с упорядоченной структурой.
Какая частица может быть акцептором водородной связи?
Водородная связь слабее ковалентной связи \(\mathrm{O-H}\) или \(\mathrm{N-H}\) и обычно обозначается пунктиром. Она не образует общую электронную пару между атомами так, как ковалентная связь. Поэтому водородная связь — не самостоятельный тип основной химической связи, а особое взаимодействие.
Водородные связи могут объединять молекулы в цепочки, слои или пространственные сетки. В молекулярной кристаллической решётке они способны усиливать притяжение между молекулами и повышать температуру плавления вещества по сравнению с похожими веществами без таких связей. Однако прочность решётки определяется всеми действующими взаимодействиями.
Главное
- Водородная связь возникает между частично положительным водородом в связях \(\mathrm{H-F}\), \(\mathrm{H-O}\) или \(\mathrm{H-N}\) и электроотрицательным атомом с неподелённой электронной парой.
- Её условно записывают как \(\mathrm{D-H\cdots A}\); пунктир показывает водородную связь.
- Водородные связи влияют на температуры кипения и плавления, растворимость и строение молекулярных кристаллов.