Кейс по теме "Водородная связь"

Водородная связь.

Водородная связь образуется в соединениях, в состав которых входит атом водорода, связанный с атомом элемента, имеющего большую электроотрицательность – фтором, кислородом, азотом, реже хлором и серой.

В случае соединения атома водорода с атомом сильно электроотрицательного элемента общая электронная пара сильно смещена от водорода к более электроотрицательному элементу, и на атоме водороде имеется положительный заряд. Поэтому атом водорода (протон) взаимодействует с неподеленной электронной парой другого атома. В результате образуется связь, получившая название водородной.

Необходимо отметить, что в настоящее время образование водородной связи объясняют не только электростатическим притяжением между протоном и другой полярной группой, но и их донорно-акцепторным взаимодействием. Схемы образования водородной связи:

А) между молекулами этилового спирта:

Н—О ··· Н—О··· Н—О

R R R

Б) между молекулами воды:

Н—О ··· Н—О··· Н—О

Н Н Н

Обычно водородную связь обозначают точками и этим указывают, что она намного слабее ковалентной связи (примерно в 15-20 раз). Тем не менее, водородная связь приводит к ассоциации молекул, например, воды в жидкость. Поэтому вода при небольшой относительной молекулярной массе имеет необычайно высокую температуру кипения.

Наличием водородной связи объясняется то, что низкомолекулярные вещества при обычных условиях являются жидкостями или легко сжижаются, например, аммиак:

NH₃ ··· NH₃ ··· NH₃ ··· NH₃.

Это свойство аммиака используется в холодильных промышленных установках.

За счет водородной связи волокна хорошо адсорбируют воду. Протеиновые цепи в шерсти содержат много атомов азота и кислорода, которые связываются с атомами водорода в молекулах воды водородной связью, поэтому шерстяная одежда хорошо впитывает пот и не становится липкой, в отличие от многих синтетических волокон.

Схема 1

Классификация водородной связи

Водородная связь – это химическая связь, образующаяся между атомами водорода одной молекулы или ее части и атомами сильно электроотрицательного элемента (фтор, кислород, азот) другой молекулы или ее части.

Еще алхимики сформулировали правило растворения: подобное растворяется в подобном. Это правило объясняется образованием межмолекулярной водородной связи между молекулами растворителя и растворенного вещества. Например, этиловый спирт неограниченно растворяется в воде:

Н—О ··· R—О··· Н—О··· R—О

Н Н Н H

В настоящее время получен полимер – поливиниловый спирт

—СН₂—СН—

│ ,

ОН n

который растворяется в воде, так как ОН-группы связываются водородной связью с молекулами воды. Его используют, например, для изготовления пакетов для хранения загрязненного больничного белья. В таких пакетах белье надежно храниться, а при стирке в стиральной машине они растворяются.

Ассоциация молекул спиртов в результате образования водородной связи является причиной того, что спирты кипят при более высокой температуре, чем углеводороды с таким же числом атомов углерода.

Задания к кейсу.

Составьте опорный конспект по плану:

1. Природа связанных химических элементов.

2. Способ образования химической связи.

3. Механизм образования химической связи.

4. Разновидности водородной связи.

5. Примеры веществ

6. Напишите схемы образования связи между молекулами воды и спирта.