Ukiangalia kronolojia ya utafiti katika sayansi ya kemikali ya uwezo wa atomi za elementi mbalimbali kuingiliana, tunaweza kubainisha katikati ya karne ya 19. Wakati huo, wanasayansi walizingatia ukweli kwamba misombo ya hidrojeni ya oksijeni, fluorine, nitrojeni ina sifa ya kundi la mali ambayo inaweza kuitwa isiyo ya kawaida.
Hizi ni, kwanza kabisa, viwango vya juu sana vya kuyeyuka na kuchemka, kwa mfano, kwa maji au floridi hidrojeni, ambayo ni ya juu zaidi kuliko misombo mingine inayofanana. Kwa sasa, tayari inajulikana kuwa vipengele hivi vya vitu hivi vinatambuliwa na mali ya atomi za hidrojeni ili kuunda aina isiyo ya kawaida ya dhamana na atomi za vipengele ambazo zina index ya juu ya electronegativity. Waliita hidrojeni. Sifa za dhamana, maalum ya uundaji wake, na mifano ya misombo iliyo nayo ni mambo makuu ambayo tutazingatia katika makala yetu.
Sababu ya muunganisho
Hatua ya nguvu za mvuto wa kielektroniki nimsingi wa kimwili wa kuonekana kwa aina nyingi za vifungo vya kemikali. Aina za vifungo vya kemikali ambavyo vimetokea kwa sababu ya mwingiliano wa viini vya atomiki vilivyochajiwa kinyume vya kipengele kimoja na elektroni za kingine zinajulikana. Hizi ni vifungo shirikishi visivyo vya polar na polar, sifa ya michanganyiko rahisi na changamano ya vipengele visivyo vya metali.
Kwa mfano, kati ya atomi ya florini, ambayo ina uwezo wa juu zaidi wa elektronegativity, na chembe ya elektroni ya hidrojeni, wingu la elektroni moja ambalo mwanzoni lilikuwa la atomi ya H pekee, kuna mabadiliko katika msongamano wa chaji hasi.. Sasa atomi ya hidrojeni yenyewe inaweza kuitwa protoni. Je nini kitafuata?
Muingiliano wa kielektroniki
Wingu la elektroni la atomi ya hidrojeni karibu kupita kabisa kuelekea chembe ya florini, na hupata chaji hasi ya ziada. Kati ya uchi, yaani, isiyo na msongamano hasi, atomi ya hidrojeni - protoni, na ioni F- ya molekuli ya floridi hidrojeni ya jirani, nguvu ya mvuto wa kielektroniki hudhihirishwa. Inasababisha kuonekana kwa vifungo vya hidrojeni vya intermolecular. Kwa sababu ya kutokea kwake, molekuli kadhaa za HF zinaweza kuunda washirika thabiti mara moja.
Hali kuu ya uundaji wa dhamana ya hidrojeni ni kuwepo kwa atomi ya kipengele cha kemikali chenye uwezo wa juu wa kielektroniki na protoni ya hidrojeni kuingiliana nayo. Aina hii ya mwingiliano hutamkwa zaidi katika misombo ya oksijeni na florini (maji, floridi hidrojeni), chini ya vitu vyenye nitrojeni, kama vile amonia, na hata kidogo katika misombo ya sulfuri na klorini. Mifano ya vifungo vya hidrojeni vinavyoundwa kati ya molekuli pia vinaweza kupatikana katika vitu vya kikaboni.
Kwa hivyo, katika alkoholi kati ya atomi za oksijeni na hidrojeni za vikundi vinavyofanya kazi vya hidroksili, nguvu za mvuto wa kielektroniki pia hutokea. Kwa hivyo, tayari wawakilishi wa kwanza wa mfululizo wa homologous - methanoli na pombe ya ethyl - ni vinywaji, sio gesi, kama vitu vingine vya utungaji huu na uzito wa molekuli.
Sifa ya nishati ya mawasiliano
Hebu tulinganishe nguvu ya nishati ya covalent (40–100 kcal/mol) na vifungo vya hidrojeni. Mifano hapa chini inathibitisha taarifa ifuatayo: aina ya hidrojeni ina kcal 2 tu / mol (kati ya dimers ya amonia) hadi 10 kcal / mol nishati katika misombo ya florini. Lakini inakuwa ya kutosha kwa chembechembe za baadhi ya dutu kuweza kuungana na kuwa washirika: dimers, tetra - na polima - vikundi vinavyojumuisha molekuli nyingi.
Haziko tu katika awamu ya kioevu ya kiwanja, lakini zinaweza kuhifadhiwa bila kutengana, wakati wa kupita kwenye hali ya gesi. Kwa hivyo, vifungo vya hidrojeni, ambavyo huweka molekuli katika vikundi, husababisha kiwango cha juu cha mchemko na myeyuko wa amonia, maji au floridi hidrojeni.
Jinsi molekuli za maji zinavyohusiana
Vyote isokaboni na viumbe hai vina aina kadhaa za vifungo vya kemikali. Dhamana ya kemikali inayotokea katika mchakato wa kuunganishwa kwa chembe za polar na kila mmoja, na inaitwa hidrojeni ya intermolecular, inaweza kubadilisha sana physicochemical.sifa za uunganisho. Hebu tuthibitishe kauli hii kwa kuzingatia sifa za maji. Molekuli H2O zina umbo la dipoli - chembe ambazo nguzo zake hubeba chaji kinyume.
Molekuli za jirani huvutiwa zenyewe na protoni za hidrojeni zenye chaji chanya na chaji hasi za atomi ya oksijeni. Kama matokeo ya mchakato huu, tata za Masi huundwa - washirika, na kusababisha kuonekana kwa kiwango cha juu cha kuchemsha na kuyeyuka, uwezo wa juu wa joto na conductivity ya mafuta ya kiwanja.
Sifa za kipekee za maji
Kuwepo kwa vifungo vya hidrojeni kati ya H2O chembe huwajibika kwa sifa zake nyingi muhimu. Maji hutoa athari muhimu zaidi ya kimetaboliki - hidrolisisi ya wanga, protini na mafuta yanayotokea kwenye seli - na ni kutengenezea. Maji hayo, ambayo ni sehemu ya cytoplasm au maji ya intercellular, inaitwa bure. Shukrani kwa miunganisho ya hidrojeni kati ya molekuli, huunda maganda ya uhamishaji maji kuzunguka protini na glycoproteini, ambayo huzuia kushikana kati ya molekuli kuu za polima.
Katika hali hii, maji huitwa muundo. Mifano ambayo tumetoa ya kifungo cha hidrojeni kinachotokea kati ya chembe za H2O inathibitisha jukumu lake kuu katika uundaji wa sifa za kimsingi za kimwili na kemikali za dutu za kikaboni - protini na polysaccharides, katika michakato ya unyambulishaji na utawanyishaji unaotokea katika viumbe hai mifumo, na pia katika kuhakikisha usawa wao wa joto.
Bondi ya hidrojeni ya ndani ya molekuli
Asidi ya Salicylic ni mojawapo ya dawa zinazojulikana sana na zilizotumika kwa muda mrefu, zenye kupambana na uchochezi, uponyaji wa jeraha na antimicrobial. Asidi yenyewe, derivatives ya bromo ya phenol, misombo tata ya kikaboni ina uwezo wa kutengeneza dhamana ya hidrojeni ya intramolecular. Mifano hapa chini inaonyesha utaratibu wa malezi yake. Kwa hivyo, katika usanidi wa anga wa molekuli ya asidi ya salicylic, mkabala wa atomi ya oksijeni ya kikundi cha kabonili na protoni ya hidrojeni ya radikali ya hidroksili inawezekana.
Kwa sababu ya uwezo mkubwa wa kielektroniki wa atomi ya oksijeni, elektroni ya chembe ya hidrojeni inakaribia kuanguka kabisa chini ya ushawishi wa kiini cha oksijeni. Kifungo cha hidrojeni hutokea ndani ya molekuli ya asidi ya salicylic, ambayo huongeza asidi ya myeyusho kutokana na ongezeko la mkusanyiko wa ioni za hidrojeni ndani yake.
Kwa muhtasari, tunaweza kusema kwamba aina hii ya mwingiliano kati ya atomi hujidhihirisha ikiwa kundi la mtoaji (chembe inayotoa elektroni) na atomi ya kipokezi inayoikubali ni sehemu ya molekuli sawa.
