Химиялык илимде ар түрдүү элементтердин атомдорунун бири-бири менен өз ара аракеттенүү жөндөмдүүлүгүн изилдөөнүн хронологиясын карай турган болсок, 19-кылымдын ортосун бөлүп көрсөк болот. Ошол убакта окумуштуулар кычкылтектин, фтордун, азоттун суутек бирикмелери аномалдык деп атоого боло турган касиеттердин тобу менен мүнөздөлөөрүнө көңүл бурушкан.
Бул, биринчиден, өтө жогорку эрүү жана кайноо чекиттери, мисалы, суу же фториди суутек үчүн, алар башка ушул сыяктуу бирикмелерге караганда жогору. Азыркы учурда бул заттардын бул өзгөчөлүктөрү суутек атомдорунун касиети менен аныктала тургандыгы, жогорку электр терс көрсөткүчү бар элементтердин атомдору менен адаттан тыш байланыш түрүн түзөрү белгилүү. Алар аны суутек деп аташкан. Байланыштын касиеттери, анын пайда болуу өзгөчөлүктөрү жана аны камтыган кошулмалардын мисалдары - бул макалабызда токтоло турган негизги пункттар.
Туташуу себеби
Электростатикалык тартылуу күчтөрүнүн аракетихимиялык байланыштардын көпчүлүк түрлөрүнүн пайда болушу үчүн физикалык негиз. Бир элементтин карама-каршы заряддалган атомдук ядролору менен экинчи элементтин электрондорунун өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында пайда болгон химиялык байланыштардын түрлөрү белгилүү. Бул металл эмес элементтердин жөнөкөй жана татаал бирикмелерине мүнөздүү коваленттик полярдуу эмес жана полярдык байланыштар.
Мисалы, эң жогорку электр энергияга ээ болгон фтор атому менен бир электрондуу булуту Н атомуна гана таандык болгон суутектин электронейтралдык бөлүкчөсүнүн ортосунда терс заряддуу тыгыздыктын жылышы байкалат.. Эми суутек атомунун өзүн протон деп атоого болот. Андан кийин эмне болот?
Электростатикалык өз ара аракеттенүү
Суутек атомунун электрон булуту дээрлик толугу менен фтор бөлүкчөсүн көздөй өтүп, ашыкча терс зарядга ээ болот. Жылаңач, башкача айтканда, терс тыгыздыгы жок суутек атому - протон менен F- ионунун F
- ионунун ортосунда электростатикалык тартылуу күчү көрүнөт. Бул молекулалар аралык суутек байланыштарынын пайда болушуна алып келет. Анын пайда болушунан улам бир нече HF молекуласы бир эле учурда туруктуу ассоциацияларды түзө алат.
Суутек байланышынын пайда болушунун негизги шарты болуп химиялык элементтин электр терс касиети жогору болгон атомунун жана аны менен өз ара аракеттенүүчү суутек протонунун болушу саналат. Өз ара аракеттенүүнүн бул түрү кычкылтек жана фтор кошулмаларында (суу, фторид суутек), азотту камтыган заттарда, мисалы, аммиакта азыраак, ал эми күкүрт жана хлор бирикмелеринде да азыраак байкалат. Молекулалардын ортосунда пайда болгон суутек байланыштарынын мисалдарын органикалык заттардан да тапса болот.
Ошентип, функционалдык гидроксил топторунун кычкылтек менен суутек атомдорунун ортосундагы спирттерде электростатикалык тартылуу күчтөрү да пайда болот. Демек, гомологдук катардын биринчи өкүлдөрү - метанол жана этил спирти - бул курамдагы жана молекулалык салмактагы башка заттар сыяктуу газдар эмес, суюктуктар.
Байланыштын энергетикалык мүнөздөмөсү
Коваленттик (40–100 ккал/моль) жана суутек байланыштарынын энергия интенсивдүүлүгүн салыштырып көрөлү. Төмөндөгү мисалдар төмөнкү сөздү ырастайт: суутек түрү фтор кошулмаларында болгону 2 ккал/моль (аммиак димерлеринин ортосунда) 10 ккал/моль энергияны камтыйт. Бирок кээ бир заттардын бөлүкчөлөрү ассоциацияларга: димерлерге, тетрага жана полимерлерге - көптөгөн молекулалардан турган топторго бириге алышы үчүн жетиштүү болуп чыкты.
Алар кошулмалардын суюк фазасында гана эмес, газ абалына өткөндө ыдырабастан сакталышы мүмкүн. Демек, молекулаларды топ-топ болуп кармап турган суутек байланыштары аммиактын, суунун же фториддин анормалдуу жогорку кайноо жана эрүү чекиттерин пайда кылат.
Суу молекулалары кантип биригет
Органикалык эмес жана органикалык заттарда химиялык байланыштын бир нече түрү бар. Полярдык бөлүкчөлөрдүн бири-бири менен биригүү процессинде пайда болгон жана молекулалар аралык суутек деп аталган химиялык байланыш физикалык-химиялык түзүлүштү түп тамырынан бери өзгөртө алат.байланыш өзгөчөлүктөрү. Бул сөздү суунун касиеттерин карап далилдейли. H2O молекулалары диполдук формага ээ - уюлдары карама-каршы заряддарды алып жүргөн бөлүкчөлөр.
Коңшу молекулалар бири-бирине оң заряддуу суутек протондору жана кычкылтек атомунун терс заряддары менен тартылышат. Бул процесстин натыйжасында молекулярдык комплекстер – ассоциациялар түзүлөт, алар аномалдуу жогорку кайноо жана эрүү чекиттеринин, жогорку жылуулук сыйымдуулугунун жана кошулманын жылуулук өткөрүмдүүлүгүнүн пайда болушуна алып келет.
Суунун уникалдуу касиеттери
H2O бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы суутек байланыштарынын болушу анын көптөгөн маанилүү касиеттерине жооптуу. Суу эң маанилүү зат алмашуу реакцияларын - клеткада пайда болгон углеводдордун, белоктордун жана майлардын гидролизин камсыз кылат жана эриткич болуп саналат. Цитоплазманын же клетка аралык суюктуктун бир бөлүгү болгон мындай суу эркин деп аталат. Молекулалар арасындагы суутек байланыштары урматында, белоктор менен гликопротеиндердин айланасында гидраттык кабыктарды пайда кылып, полимердик макромолекулалардын ортосунда жабышып калуусуна жол бербейт.
Бул учурда суу структуралык деп аталат. H2O бөлүкчөлөрүнүн ортосунда пайда болгон суутек байланышына биз келтирген мисалдар анын органикалык заттардын – белоктордун жана полисахариддердин негизги физикалык жана химиялык касиеттерин, тирүү организмдердин системаларында болуп жаткан ассимиляция жана диссимиляция процесстеринде, ошондой эле алардын жылуулук балансын камсыз кылууда.
Молекулярдык суутек байланышы
Салицил кислотасы сезгенүүгө каршы, жараатты айыктыруучу жана микробго каршы таасири бар белгилүү жана көптөн бери колдонулуучу дарылардын бири. Кислотанын өзү, фенолдун бром туундулары, органикалык комплекстүү бирикмелер молекула ичиндеги суутек байланышын түзүүгө жөндөмдүү. Төмөндөгү мисалдар анын пайда болуу механизмин көрсөтөт. Ошентип, салицил кислотасынын молекуласынын мейкиндик конфигурациясында карбонил тобунун кычкылтек атомунун жана гидроксил радикалынын суутек протонунун жакындашы мүмкүн.
Кычкылтек атомунун электр терс касиети көбүрөөк болгондуктан, суутек бөлүкчөсүнүн электрону дээрлик толугу менен кычкылтек ядросунун таасирине түшөт. Салицил кислотасынын молекуласынын ичинде суутек байланышы пайда болот, ал андагы суутек иондорунун концентрациясынын жогорулашынан улам эритменин кычкылдуулугун жогорулатат.
Жыйынтыктап айтканда, атомдор арасындагы өз ара аракеттенүүнүн мындай түрү донордун тобу (электронду берген бөлүкчө) жана аны кабыл алган акцептордук атом бир молекуланын бир бөлүгү болсо, өзүн көрсөтөт деп айта алабыз.
