Mikä on vetysidos? Tyypit, vaikutus

Mikä on vetysidos? Tunnettu esimerkki tästä yhteydestä on tavallinen vesi (H2O). Koska happiatomi (O) on enemmän elektronienegatiivisia kuin kaksi vetyatomia (H), näyttää siltä, että irtoavat sitovat elektronit vetyatomista. Tällaisen kovalenttisen polaarisen sidoksen aikaansaamiseksi muodostuu dipoli. Happiatomi hankkii negatiivisesti negatiivisen varauksen, ja vetyatomeista muodostuu pieni positiivinen varaus, joka houkuttelee vierekkäisen H2O-molekyylin (eli veteen) happiatomiin elektroneja (niiden jakamaton pari). Siten voidaan sanoa, että vetysidos muodostaa vetovoimaisen voiman vetyatomin ja elektronegatiivisen atomin välillä. Vetyatomin tärkeä piirre on se, että sen sitoutumiselektronien vetovoima on sen ydin (eli protoni, muut elektronit, joita ei ole suojattu). Ja vaikka vetysidos on heikompi kuin kovalenttinen sidos, se aiheuttaa tämän seurauksena useita epä- normaaleja ominaisuuksia H2O: ta (vettä).

Useimmiten tämä sidos muodostuu seuraavien elementtien atomeihin: happi (O), typpi (N) ja fluori (F). Tämä johtuu siitä, että näiden elementtien atomit ovat pienikokoisia ja niillä on suuri elektronegatiivisuus. Suurilla atomeilla (rikki S tai kloori Cl) tuloksena oleva vetysidos on heikompi, vaikka niiden elektronegatiivisuuden kannalta nämä elementit ovat verrattavissa N: een (eli typpeä).

Vetysidoksella on kahta tyyppiä:

1. Vetymolekyylimäinen sidos - esiintyy kahden molekyylin välillä, esimerkiksi: metanoli, ammoniakki, vetyfluoridi.
2. Vetysisäiliö intramolekulaarinen - esiintyy yhden molekyylin sisällä, esimerkiksi: 2-nitrofenoli.

Myös tällä hetkellä on mielipide, että vetykemikaali on heikko ja vahva. Ne eroavat toisistaan energiaan ja sidoksen pituuteen (atomien välinen etäisyys):

1. Vetyliitokset ovat heikkoja. Energia on 10-30 kJ / mol, sidoksen pituus on 30. Kaikki yllä mainitut aineet ovat esimerkkejä tavallisesta tai heikosta vetysidoksesta.
2. Vetybondit ovat voimakkaita. Energia on 400 kJ / mol, pituus on 23-24. Kokeellisesti osoitetut tiedot osoittavat, että seuraavissa ioneissa muodostuu voimakkaita sidoksia: ioni-vety-difluoridi [FHF] -, ionihydroksidi [HO-H-OH] -, oksoniumioni hydratoitunut [H2O-H-OH2] , Sekä useissa muissa orgaanisissa ja epäorgaanisissa yhdisteissä.

Vedyn molekyylien välisten sidosten vaikutus

Kiehumisen ja sulamispisteen epämuodolliset arvot, haihtumisen entalpiikki ja joidenkin yhdisteiden pintajännitys voidaan selittää vetysidosten läsnäololla. Veteen on epänormaaleja arvoja kaikille näille ominaisuuksille, ja vetyfluoridilla ja ammoniakilla on kiehumis- ja sulamispisteet. Vesi- ja vetyfluoridit kiinteissä ja nestemäisissä tiloissa, koska niissä esiintyy vetyä molekyylien välisiä sidoksia, pidetään polymeroituna. Tämä suhde selittää paitsi näiden aineiden liian korkean sulamispisteen mutta myös niiden alhaisen tiheyden. Ja sulamisen aikana vetysidos osittain tuhoutuu, minkä vuoksi vesimolekyylit (H2O) pakataan tiheämmin.

Joidenkin aineiden (karboksyylihappojen , bentsoe- nin ja etikkahapon) dimerisointi voidaan myös selittää vetysidoksen läsnäololla niissä. Dimeeri on kaksi molekyyliä, jotka ovat toisiinsa yhdistettyjä. Tästä syystä karboksyylihappojen kiehumispiste on suurempi kuin yhdisteiden, joilla on suurin piirtein sama molekyylipaino. Esimerkiksi etikkahapossa (CH3COOH) kiehumispiste on 391 K, kun taas asetonissa (CH3COCH3) se on 329 K.

Vaikutus vedyn intramolekulaarisiin sidoksiin

Tämä suhde vaikuttaa myös erilaisten yhdisteiden rakenteeseen ja ominaisuuksiin, kuten 2- ja 4-nitrofenoliin. Mutta tunnetuin ja tärkein esimerkki vetysidoksesta on deoksiribonukleiinihappo (lyhennetty: DNA). Tämän hapon molekyylejä taitetaan kaksinkertaisen helixin muodossa, jonka kaksi säiettä liitetään yhteen vetysidoksella.