Nëse shikoni kronologjinë e studimit në shkencën kimike të aftësisë së atomeve të elementeve të ndryshëm për të bashkëvepruar me njëri-tjetrin, mund të veçojmë mesin e shekullit të 19-të. Në atë kohë, shkencëtarët tërhoqën vëmendjen për faktin se komponimet hidrogjenore të oksigjenit, fluorit, azotit karakterizohen nga një grup vetish që mund të quhen anormale.
Këto janë, para së gjithash, pika shumë të larta shkrirjeje dhe vlimi, për shembull, për ujin ose fluorin e hidrogjenit, të cilat janë më të larta se për përbërjet e tjera të ngjashme. Aktualisht, dihet tashmë se këto veçori të këtyre substancave përcaktohen nga vetia e atomeve të hidrogjenit për të formuar një lloj lidhjeje të pazakontë me atomet e elementeve që kanë një indeks të lartë elektronegativiteti. Ata e quajtën atë hidrogjen. Vetitë e një lidhjeje, specifikat e formimit të saj dhe shembujt e përbërjeve që e përmbajnë atë janë pikat kryesore në të cilat do të fokusohemi në artikullin tonë.
Arsyeja e lidhjes
Veprimi i forcave të tërheqjes elektrostatike ështëbaza fizike për shfaqjen e shumicës së llojeve të lidhjeve kimike. Llojet e lidhjeve kimike që kanë lindur për shkak të bashkëveprimit të bërthamave atomike të ngarkuara në mënyrë të kundërt të një elementi dhe elektroneve të një tjetri janë të njohura. Këto janë lidhje kovalente jopolare dhe polare, karakteristike për përbërjet e thjeshta dhe komplekse të elementeve jometalike.
Për shembull, midis atomit të fluorit, i cili ka elektronegativitetin më të lartë, dhe grimcës elektroneutrale të hidrogjenit, reja me një elektron të së cilës fillimisht i përkiste vetëm atomit H, ka një zhvendosje në densitetin e ngarkuar negativisht.. Tani vetë atomi i hidrogjenit me të drejtë mund të quhet proton. Çfarë ndodh më pas?
ndërveprim elektrostatik
Reja elektronike e atomit të hidrogjenit pothuajse tërësisht kalon drejt grimcës së fluorit dhe ajo fiton një ngarkesë negative të tepërt. Midis atomit të zhveshur, domethënë pa densitet negativ, atomit të hidrogjenit - një proton, dhe jonit F- të molekulës fqinje të fluorit të hidrogjenit, manifestohet forca e tërheqjes elektrostatike. Ajo çon në shfaqjen e lidhjeve ndërmolekulare të hidrogjenit. Për shkak të shfaqjes së tij, disa molekula HF mund të formojnë lidhje të qëndrueshme në të njëjtën kohë.
Kushti kryesor për formimin e një lidhjeje hidrogjeni është prania e një atomi të një elementi kimik me një elektronegativitet të lartë dhe një proton hidrogjeni që ndërvepron me të. Ky lloj ndërveprimi është më i theksuar në përbërjet e oksigjenit dhe fluorit (uji, fluori hidrogjen), më pak në substancat që përmbajnë azot, si amoniaku dhe akoma më pak në përbërjet e squfurit dhe klorit. Shembuj të lidhjeve hidrogjenore të formuara ndërmjet molekulave mund të gjenden gjithashtu në substanca organike.
Kështu, në alkoolet midis atomeve të oksigjenit dhe hidrogjenit të grupeve funksionale hidroksil, lindin edhe forcat e tërheqjes elektrostatike. Prandaj, tashmë përfaqësuesit e parë të serisë homologe - metanoli dhe alkooli etilik - janë lëngje, jo gazra, si substanca të tjera të kësaj përbërje dhe peshë molekulare.
Karakteristikë energjetike e komunikimit
Le të krahasojmë intensitetin e energjisë së lidhjeve kovalente (40–100 kcal/mol) dhe ato të hidrogjenit. Shembujt e mëposhtëm konfirmojnë pohimin e mëposhtëm: lloji i hidrogjenit përmban vetëm 2 kcal/mol (midis dimerëve të amoniakut) deri në 10 kcal/mol energji në përbërjet e fluorit. Por rezulton të jetë e mjaftueshme që grimcat e disa substancave të jenë në gjendje të lidhen në lidhje: dimere, tetra dhe polimere - grupe të përbëra nga shumë molekula.
Ato jo vetëm që janë në fazën e lëngshme të përbërjes, por mund të ruhen pa u shpërbërë, kur kalojnë në gjendje gazi. Prandaj, lidhjet e hidrogjenit, të cilat mbajnë molekulat në grupe, shkaktojnë pika anormale të larta vlimi dhe shkrirjeje të amoniakut, ujit ose fluorit të hidrogjenit.
Si lidhen molekulat e ujit
Si substancat inorganike ashtu edhe ato organike kanë disa lloje lidhjesh kimike. Lidhja kimike që lind në procesin e lidhjes së grimcave polare me njëra-tjetrën dhe quhet hidrogjen ndërmolekular, mund të ndryshojë rrënjësisht fiziko-kimikën.karakteristikat e lidhjes. Le ta vërtetojmë këtë pohim duke marrë parasysh vetitë e ujit. Molekulat H2O kanë formën e dipoleve - grimca polet e të cilave mbajnë ngarkesa të kundërta.
Molekulat fqinje tërhiqen nga njëra-tjetra nga protonet e hidrogjenit të ngarkuar pozitivisht dhe ngarkesat negative të atomit të oksigjenit. Si rezultat i këtij procesi, formohen komplekse molekulare - asociacione, duke çuar në shfaqjen e pikave anormalisht të larta të vlimit dhe shkrirjes, kapacitet të lartë nxehtësie dhe përçueshmëri termike të përbërjes.
Vetitë unike të ujit
Prania e lidhjeve hidrogjenore midis grimcave H2O është përgjegjëse për shumë nga vetitë e tij jetësore. Uji siguron reaksionet metabolike më të rëndësishme - hidrolizën e karbohidrateve, proteinave dhe yndyrave që ndodhin në qelizë - dhe është një tretës. Uji i tillë, i cili është pjesë e citoplazmës ose lëngut ndërqelizor, quhet i lirë. Falë lidhjeve hidrogjenore midis molekulave, ajo formon predha hidratimi rreth proteinave dhe glikoproteinave, të cilat parandalojnë ngjitjen midis makromolekulave të polimerit.
Në këtë rast, uji quhet i strukturuar. Shembujt që kemi dhënë të lidhjes hidrogjenore që ndodh midis grimcave të H2O provojnë rolin e saj udhëheqës në formimin e vetive fizike dhe kimike themelore të substancave organike - proteinave dhe polisaharideve, në proceset e asimilimit dhe disimilimit që ndodhin në sistemet e organizmave të gjallë, si dhe në sigurimin e ekuilibrit termik të tyre.
Lidhja hidrogjenore intramolekulare
Acidi salicilik është një nga ilaçet e njohura dhe të përdorura prej kohësh me efekte anti-inflamatore, shëruese të plagëve dhe antimikrobiale. Vetë acidi, derivatet bromo të fenolit, komponimet organike komplekse janë të afta të formojnë një lidhje hidrogjeni intramolekulare. Shembujt e mëposhtëm tregojnë mekanizmin e formimit të tij. Pra, në konfigurimin hapësinor të molekulës së acidit salicilik është e mundur afrimi i atomit të oksigjenit të grupit karbonil dhe protonit të hidrogjenit të radikalit hidroksil.
Për shkak të elektronegativitetit më të madh të atomit të oksigjenit, elektroni i grimcës së hidrogjenit pothuajse plotësisht bie nën ndikimin e bërthamës së oksigjenit. Brenda molekulës së acidit salicilik ndodh një lidhje hidrogjeni, e cila rrit aciditetin e tretësirës për shkak të rritjes së përqendrimit të joneve të hidrogjenit në të.
Përmbledhur, mund të themi se ky lloj ndërveprimi ndërmjet atomeve manifestohet nëse grupi i dhuruesit (grimca që dhuron një elektron) dhe atomi pranues që e pranon atë janë pjesë e së njëjtës molekulë.
