Δομή Δεσμός υδρογόνου Θα αναλύσουμε μαζί σας ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ Τα μόρια νερού μεταξύ τους.

Το μόριο νερού είναι Διπολώ. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το άτομο υδρογόνοπου σχετίζονται με περισσότερα Ηλεκτρικό αρνητικό Στοιχείο ΟξυγόνοΈχοντας, βιώνοντας μειονέκτημα ηλεκτρόνια Και ως εκ τούτου είναι σε θέση αλληλεπιδρώ Με ένα άτομο οξυγόνου, ένα άλλο μόριο νερού.

Σαν άποτέλεσμα ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ προκύπτει Επικοινωνίες υδρογόνου (Σύκο. 2.1):

2.1. Ο μηχανισμός του σχηματισμού δεσμού υδρογόνου μεταξύ μορίων νερού

Αυτό εξηγείται από Υδρογόνο ατόμωνπου σχετίζονται με περισσότερα Ηλεκτρικό αρνητικό Στοιχείο που έχει Διάφορα ηλεκτρονικά ζευγάρι (άζωτο, οξυγόνο, φθόριο κ.λπ.) βιώνει μειονέκτημα ηλεκτρόνια και ως εκ τούτου μπορούν να αλληλεπιδρούν με Εικονικός Ζεύγος ηλεκτρόνων ένα άλλο ηλεκτροριτικό άτομο Αυτό το ίδιο ή άλλα μόρια.

Ως αποτέλεσμα, προκύπτει επίσης υδρογόνο Επικοινωνίαπου έχει γραφικά χαρακτηριστεί Τρεις κουκίδες (Σύκο.):

Σύκο. 2.2. Ο μηχανισμός για το σχηματισμό δεσμού υδρογόνου μεταξύ του πρωτονίου ( . δ + ) και περισσότερα άτομα ηλεκτροενεργού θείου (:ΜΙΚΡΟ. δ - ), οξυγόνο (:Ο. δ - ) και άζωτο (:Ν. δ - )

Αυτή η σύνδεση είναι σημαντική ασθενέστερος Άλλες χημικές συνδέσεις ( ενέργεια Την εκπαίδευσή της 10-40 kJ / mol) και, κυρίως, καθορίζεται από αλληλεπιδράσεις ηλεκτροστατικών και δωρητών.

Ο δεσμός υδρογόνου μπορεί να είναι σαν ενδομοριακός, και 'γώ το ίδιο. Διαμορητικός.

2.1.4. Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις

Πριν από την εξέταση της φύσης Υδρόφοβη αλληλεπίδραση, είναι απαραίτητο να εισαγάγει την έννοια " υδρόφιλος " και " υδρόφοβη " Λειτουργικός Ομάδα.

Ομάδες που μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού ονομάζονται Υδρόφιλος.

Αυτές οι ομάδες περιλαμβάνουν πολικός Ομάδες: αμινομάδα (-Nh. 2 ) , Καρβοξύ(- Χοντρός), Ομάδα καρβονυλίου(- Cho.) ΕΓΩ. Σουλφγημριάς Ομάδα ( - SH).

Συνήθως, Υδρόφιλος Συνδέσεις καλές διαλυτός στο νερό. !!! Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι πολικές ομάδες είναι ικανές να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με μόρια νερού .

Εμφάνιση Τέτοιες συνδέσεις συνοδεύονται Απελευθέρωση ενέργειαςΕπομένως, υπάρχει μια τάση Μέγιστη αύξηση της επιφάνειας επαφής χρεωμένες ομάδες και νερό ( Σύκο. 2.3):

Σύκο. 2.3. Ο μηχανισμός σχηματισμού υδρόφοβων και υδρόφιλων αλληλεπιδράσεων

Τα μόρια ή τα μέρη μορίων, που δεν μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με νερό καλούνται υδρόφοβες ομάδες.

Αυτές οι ομάδες περιλαμβάνουν αλκύλιο και Αρωματικός ριζοσπαστικά notolar και Μη φέρει Ηλεκτρικό φορτίο.

Υδρόφοβες ομάδες – κακώς ή καθόλου διαλυτός στο νερό.

Αυτό εξηγείται από Ατόμων και Ομάδα ατόμωνπεριλαμβάνεται Υδροφόβος Ομάδες είναι ηλεκτρόφρατοςκαι ως εκ τούτου) δεν μπορώ μορφή Υδρογόνο με νερό.

!!! Οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις προκύπτουν ως αποτέλεσμα της επαφής μεταξύ μη πολικών ριζών, ανίκανοι να σπάσουν τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ μορίων νερού.

Σαν άποτέλεσμα Μόρια νερού Ίδιος επιφάνεια υδρόφιλικα μόρια ( Σύκο. 2.3).

2.1.5. Αλληλεπίδραση Van der Waals.

Σε μόρια υπάρχουν επίσης αρκετά Αδύναμες και μικρές δυνάμεις έλξης μεταξύ ηλεκτρικά ουδέτερων ατόμων και λειτουργικών ομάδων.

Αυτά είναι τα λεγόμενα Αλληλεπίδραση Van der Waals.

Οφείλουν Ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση Μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων ένας Atom και ένα θετικά φορτισμένο πυρήνα Αλλα Ατομο.

Ως πυρήνες των ατόμων Θωρακισμένος που περιβάλλει τη δική τους Ηλεκτρολόγοι από τους πυρήνες των γειτονικών ατόμων, στη συνέχεια, που προκύπτουν μεταξύ διαφορετικών ατόμων van der waalsy ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ αρκετά Πλησίον.

Ολα αυτά Τύποι αλληλεπιδράσεων Συμμετέχω σχηματισμός, Διατήρηση και Σταθεροποίηση χωρική δομή ( Διαμόρφωση) μόρια πρωτεΐνης ( Σύκο. 2.4.):

Σύκο. 2.4. Μηχανισμός εκπαίδευσης Ομοιοπολικούς δεσμούς και αδύναμες μη μολυσματικές αλληλεπιδράσεις:1 - ηλεκτρικές στατικές αλληλεπιδράσεις ·2 - δεσμοί υδρογόνου ·3 - υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις,4 - Διακοσμημένες συνδέσεις

Δυνάμεις που συμβάλλουν Ο σχηματισμός της χωρικής δομής των πρωτεϊνών και το κρατώντας το σε μια σταθερή κατάστασηείναι πολύ αδύναμοι δυνάμεις. Την ενέργεια αυτών των δυνάμεων 2-3 Η σειρά είναι μικρότερη από την ενέργεια των ομοιοπολικών δεσμών. Δρουν μεταξύ ατομικών ατόμων και ομάδων ατόμων.

Ωστόσο, ένας τεράστιος αριθμός ατόμων στα βιοπολυμερή (πρωτεΐνες) μορίων οδηγεί στο γεγονός ότι η συνολική ενέργεια αυτών των ασθενών αλληλεπιδράσεων γίνεται συγκρίσιμη με τους ομοιοπολικούς δεσμούς.

Τα μόρια νερού διασυνδέονται με δεσμούς υδρογόνου, η απόσταση μεταξύ των ατόμων οξυγόνου και υδρογόνου είναι 96 μ.μ., και μεταξύ δύο υδρογόνου - 150 μμ. Στην στερεά κατάσταση, το άτομο οξυγόνου συμμετέχει στο σχηματισμό δύο δεσμών υδρογόνου με γειτονικά μόρια νερού. Στην περίπτωση αυτή, τα επιμέρους μόρια H2O έρχονται σε επαφή μεταξύ τους με διαφορετικούς πόλους. Έτσι, σχηματίζονται στρώματα στα οποία κάθε μόριο συσχετίζεται με τρία μόρια του στρώματος και ένα από τα γειτονικά. Ως αποτέλεσμα, η κρυσταλλική δομή του πάγου αποτελείται από εξάγωνο "σωλήνες" διασυνδεδεμένα, όπως τα κύτταρα δοκών.

Σύμφωνα με την προσομοίωση υπολογιστών, με διάμετρο σωλήνα 1,35 nm και πίεση σε 40000 ατμόσφαιρες, οι δεσμοί υδρογόνου στριμώχονταν, οδηγώντας στο σχηματισμό μιας έλικας διπλού τοιχώματος. Το εσωτερικό τοίχωμα αυτής της δομής είναι στριμμένο σε τέσσερις σπείρες και το εξωτερικό αποτελείται από τέσσερις διπλές σπείρες, παρόμοιες με τη δομή του μορίου ϋΝΑ.

Το τελευταίο γεγονός επιβάλλει ένα αποτύπωμα όχι μόνο στην εξέλιξη των ιδεών μας για το νερό, αλλά και την εξέλιξη της πρώιμης ζωής και του ίδιου του μορίου DNA. Εάν υποθέσουμε ότι στην εποχή της γέννησης της ζωής, ο Cryolitic Clay Rocks είχε τη μορφή νανοσωλήνων, προκύπτει το ερώτημα - θα μπορούσε το νερό που να επιβάλλεται σε αυτά για να χρησιμεύσει ως δομική βάση - μια μήτρα για τη σύνθεση ϋΝΑ και πληροφορίες ανάγνωσης; Είναι πιθανό γιατί η σπειροειδής δομή του DNA επαναλαμβάνει τη σπειροειδή δομή του νερού σε νανοσωλήνες. Σύμφωνα με το νέο περιοδικό επιστήμονα, τώρα οι ξένοι συνεργάτες μας θα επιβεβαιωθούν για να επιβεβαιώσουν την ύπαρξη τέτοιων μακρομορίων νερού σε πραγματικές πειραματικές συνθήκες χρησιμοποιώντας υπέρυθρη φασματοσκοπία και φασματοσκοπία σκέδασης νετρονίων.

Τέτοιες μελέτες των παγωτών που πραγματοποιήθηκαν το 2007, το Mikelidez από το Κέντρο Νανοτεχνολογίας στο Λονδίνο και το Morgenshtern από το Πανεπιστήμιο. Leibnia στο Ανόβερο (Εικ. 36). Ψύχθηκαν υδρατμούς ύδατος πάνω από την επιφάνεια της μεταλλικής πλάκας, που βρίσκεται σε θερμοκρασία 5 βαθμών Kelvin. Σύντομα με τη βοήθεια ενός μικροσκοπίου σήραγγας σάρωσης στην πλάκα, παρατηρήθηκε hexamer (έξι διασυνδεδεμένα μόρια νερού) - η μικρότερη νιφάδα χιονιού. Αυτός είναι ο μικρότερος από πιθανούς συμπλέγματα πάγου. Οι επιστήμονες παρατηρούσαν επίσης συμπλέγματα που περιέχουν επτά, οκτώ και εννέα μόρια.

Σύκο . 36. Η εικόνα της εξάμερας νερού που λαμβάνεται με το μικροσκόπιο σήραγγας σάρωσης Το μέγεθος της εξαμερας στη διάμετρο είναι περίπου 1 ηΜ. Φωτογραφία Λονδίνου Κέντρο Νανοτεχνολογίας

Ανάπτυξη της τεχνολογίας που αφέθηκε να αποκτήσει την εικόνα του νερού hexamera - από μόνο του ένα σημαντικό επιστημονικό επίτευγμα. Για να παρατηρήσουμε, ήταν απαραίτητο να μειωθεί το ελάχιστο το ρεύμα ανίχνευσης στο ελάχιστο, το οποίο κατέστησε δυνατή την πρόληψη των αδύναμων δεσμών μεταξύ των επιμέρους μορίων νερού από την καταστροφή λόγω της διαδικασίας παρατήρησης. Επιπλέον, οι θεωρητικές προσεγγίσεις της κβαντικής μηχανικής χρησιμοποιήθηκαν στο έργο. Μια ολοκληρωμένη προσέγγιση έδωσε εντυπωσιακά αποτελέσματα.

Διαφορετικός κρυσταλλικός πάγος, όπου, μεταξύ όλων των μορίων ύδατος, η ενέργεια της επικοινωνίας είναι η ίδια, σε νανοκλουστά υπάρχουν εναλλαγή ισχυρών και αδύναμων δεσμών (και αντίστοιχες αποστάσεις) μεταξύ μεμονωμένων μορίων. Σημαντικά αποτελέσματα ελήφθησαν επίσης στην ικανότητα των μορίων ύδατος στην κατανομή των δεσμών υδρογόνου και στη σύνδεσή τους με την επιφάνεια μετάλλων.

Θεωρητικές αναλύσεις του Oppar, των πειραμάτων του Miller, Fox και άλλων. Είναι αναμφισβήτητο ότι τα οργανικά μόρια από ανόργανα μπορούν να δομηθούν στη φύση. Η κύρια πηγή ενέργειας στα πειράματά τους είναι η θερμότητα. Στη φύση, αυτή είναι η ηλιακή ακτινοβολία και η ενέργεια του μάγματος. Ένα άλλο πολύ σημαντικό συμπέρασμα είναι ότι η γέννηση της ζωής μπορεί να συμβεί σε ένα αλκαλικό περιβάλλον. Σε όλες τις περιπτώσεις υπάρχει αυτο-οργάνωση της ζωής.

Στο XIX αιώνα Ο ουρανός σημείωσε ότι στην άψυχη φύση του μορίου είναι συμμετρική. Και στην έρημο υπάρχει μια ασυμμετρία καθρέφτη μορίων. Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αριστερά αμινοξέα. Αυτή η ιδιότητα καθορίζεται από την περιστροφή του μορίου του επιπέδου της ελαφριάς πόλωσης. Πώς να εξηγήσετε το φαινόμενο;

Ίσως η παρουσία ασυμμετρίας σε οργανικά μόρια εκδηλώθηκε όταν το ανοικτό σύστημα που προηγείται της βιόσφαιρας ήταν σε εξαιρετικά μη κρίσιμη κατάσταση μη ισορροπίας.

Παρουσιάστηκε μια επιταχυνόμενη εξελικτική μετάβαση, η οποία είναι χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό της αυτο-οργάνωσης. Ένα παράδειγμα τέτοιας κατάστασης είναι πειράματα, όπου τα υδατικά μόρια μοιάζουν με το DNA σε nanotrubs. Η μετάβαση από συμμετρικά μόρια άψυχης φύσης σε ασύμμετρια βιομορίες θα μπορούσε να συμβεί στο αρχικό στάδιο της χημικής εξέλιξης ως αυτο-οργάνωση της ύλης. Καθηγητής Ο Antonov απέδειξε ότι το νερό είναι επίσης ένα ανοικτό σύστημα και ανταλλάσσει ενέργεια και ουσία με το περιβάλλον (καθηγητής Antonov, 1992).

Τέτοιες ακραίες συνθήκες παρατηρούνται με ηφαιστειακές δραστηριότητες, απορρίπτονται στην ατμόσφαιρα της νεαρής γης. Το μεταλλικό νερό που αλληλεπιδρά με ανθρακικό ασβέστιο, καθώς και θαλάσσιο νερό, είναι ένα ευνοϊκό φάσμα για τη διατήρηση αυτο-οργανωτικών δομών. Η επίδραση του Kiryan στο εργαστήριο δημιουργεί μια επιλεκτική απόρριψη που σας επιτρέπει να παρατηρήσετε την ακτινοβολία του φωτός με άτομα ή μόρια. Με πειράματα Miller, δημιουργούνται επίσης ακραίες συνθήκες μη ισορροπίας με εκκένωση αερίου.

Kirlyanaya Aura. - Η λάμψη του πλάσματος της ηλεκτρικής απόρριψης παρατηρείται στην επιφάνεια των αντικειμένων του μεταβλητού ηλεκτρικού πεδίου της υψηλής συχνότητας 10-100 kHz, στην οποία εμφανίζεται η επιφανειακή τάση μεταξύ του ηλεκτροδίου και του αντικειμένου υπό μελέτη από 5 έως 30 τετραγωνικά μέτρα . Το αποτέλεσμα του Kiryan παρατηρείται σαν μια αστραπή ή στατική απόρριψη σε οποιαδήποτε βιολογικά, οργανικά αντικείμενα, καθώς και σε ανόργανα δείγματα διαφόρων φύσης.

Για να απεικονίσετε την ακρογιαλιστή του Kirlian Aura στο ηλεκτρόδιο, σερβίρεται υψηλή μεταβλητή τάση με υψηλή συχνότητα - από 1 έως 40 kilovolt στα 200-15000 Hertz. Ένα άλλο ηλεκτρόδιο εξυπηρετεί το ίδιο το αντικείμενο. Και τα δύο ηλεκτρόδια διαχωρίζονται με έναν μονωτή και ένα λεπτό στρώμα αέρα του οποίου τα μόρια υποβάλλονται σε διάσπαση υπό τη δράση ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου που προκύπτουν μεταξύ του ηλεκτροδίου και του αντικειμένου. Σε αυτό το στρώμα αέρα, το οποίο είναι μεταξύ του αντικειμένου και του ηλεκτροδίου, υπάρχουν τρεις διαδικασίες.

Η πρώτη διαδικασία είναι ο ιονισμός και ο σχηματισμός ατομικού αζώτου.

Η δεύτερη διαδικασία είναι ο ιονισμός των μορίων αέρα και ο σχηματισμός ιοντικού ρεύματος - η απόρριψη της κορώνας μεταξύ του αντικειμένου και του ηλεκτροδίου. Το σχήμα του στέμματος της λάμψης, της πυκνότητας, κλπ. Που καθορίζονται από τη δική τους ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του αντικειμένου.

Η τρίτη διαδικασία είναι η μετάβαση των ηλεκτρονίων από το χαμηλότερο σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας και πίσω. Ταυτόχρονα, η μετάβαση των ηλεκτρονίων συμβαίνει ακτινοβολία ενός ποσού φωτός. Το μέγεθος της μετάβασης ηλεκτρονίων εξαρτάται από το δικό του ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του αντικειμένου υπό μελέτη. Επομένως, σε διάφορα σημεία του αγώνα που περιβάλλει το αντικείμενο, τα ηλεκτρόνια λαμβάνουν διαφορετικές παρορμήσεις, δηλ. να επαναλάβει τα διάφορα επίπεδα ενέργειας, η οποία οδηγεί στην εκπομπή του φωτός quanta Διαφορετικά μήκη και την ενέργεια. Οι τελευταίοι καταγράφονται από ένα ανθρώπινο μάτι ή έγχρωμο φωτογραφικό ως διαφορετικά χρώματα, τα οποία, ανάλογα με το αντικείμενο, μπορούν να αφαιρέσουν το στέμμα της λάμψης σε διάφορα χρώματα. Αυτές οι τρεις διαδικασίες στο σύνολό τους δίνουν τη συνολική εικόνα του αποτελέσματος του Kirlyan, το οποίο σας επιτρέπει να μελετήσετε το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του αντικειμένου. Η επίδραση του Kirlyan συνδέεται έτσι με μια βιοηλεκτρική αύρα ενός ζωντανού αντικειμένου.

Η παρουσία βασικών ηλεκτρονικών ζεύγων σε μόρια Η2Ο σε άτομα οξυγόνου και τα θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου οδηγεί σε μια εντελώς ειδική αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων που ονομάζονται δεσμός υδρογόνου (βλέπε σχήμα). Σε αντίθεση με όλους τους ήδη γνωστούς σε εμάς Χημικός δεσμός Αυτή η σύνδεση είναι διαμοριακή.

Ο δεσμός υδρογόνου (στο σχήμα που υποδηλώνεται με τη διακεκομμένη γραμμή) συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια που εξαντλούνται με υδρογόνο αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια ενός μοναδικού μορίου νερού με ένα διαφορετικό ζεύγος ηλεκτρονίων ενός ατόμου οξυγόνου ενός διαφορετικού μορίου νερού.

Το Bond Hydrogen είναι μια ειδική περίπτωση Διαμολλιακές συνδέσεις. Πιστεύεται ότι οφείλεται στις κύριες ηλεκτροστατικές δυνάμεις. Για την εμφάνιση των δεσμών υδρογόνου, είναι απαραίτητο στο μόριο να υπήρχε ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου που σχετίζονται με μικρά, αλλά ηλεκτρονεματικά άτομα, για παράδειγμα: O, N, F. Είναι σημαντικό ότι αυτά τα ηλεκτροενεργητικά άτομα έχουν ευάλωτα Ηλεκτρονικά ζευγάρια. Συνεπώς, οι δεσμοί υδρογόνου είναι χαρακτηριστικές τέτοιες ουσίες όπως το νερό Η2Ο, αμμωνία ΝΗ3, φθοριούχο HF. Για παράδειγμα, τα μόρια HF διασυνδέονται με δεσμούς υδρογόνου, οι οποίες παρουσιάζονται στο σχήμα με διακεκομμένες γραμμές:

Ομόλογα υδρογόνου Περίπου 20 φορές λιγότερο ανθεκτικό από την ομοιοπολική, αλλά είναι ότι προκαλούν το νερό να είναι υγρό ή πάγο (και όχι αέριο) υπό κανονικές συνθήκες. Οι δεσμοί υδρογόνου καταστρέφονται μόνο όταν το υγρό νερό πηγαίνει σε ζεύγη.

Σε θερμοκρασίες άνω των 0 ° C (αλλά κάτω από το σημείο βρασμού), το νερό δεν έχει πλέον μια τέτοια διατεταγμένη διαμοριακή δομή, όπως φαίνεται στο σχήμα. Επομένως, σε υγρό νερό, τα μόρια διασυνδέονται μόνο σε ξεχωριστές μονάδες από διάφορα μόρια. Αυτά τα συσσωματώματα μπορούν να κινούνται ελεύθερα μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα κινούμενο υγρό. Αλλά όταν η θερμοκρασία μειώνεται, η παραγγελία γίνεται όλο και περισσότερο και τα συσσωματώματα είναι όλο και πιο μεγαλύτερα. Τέλος, σχηματίζεται ο πάγος, ο οποίος έχει ακριβώς μια διατεταγμένη δομή που εμφανίζεται στο σχήμα.

Θέμα: Βασικές κατηγορίες ανόργανων ενώσεων. Ταξινόμηση ανόργανων ουσιών

Σχέδιο διαλέξεων:

1. Βασικές κατηγορίες ανόργανων ενώσεων.
2. Βάση. Χημικές ιδιότητες.
3. Οξείδια. Τους τύπους τους Χημικές ιδιότητες.
4. Οξέα. Ταξινόμηση και οι χημικές τους ιδιότητες.
5. Αλας. Ταξινόμηση και οι χημικές τους ιδιότητες.

Απλές ουσίες. Τα μόρια αποτελούνται από άτομα ενός είδους (άτομα ενός στοιχείου). Σε χημικές αντιδράσεις δεν μπορούν να ανιχνευθούν με το σχηματισμό άλλων ουσιών.

Εξελιγμένες ουσίες (ή χημικές ενώσεις). Τα μόρια αποτελούνται από άτομα διαφορετικών τύπων (άτομα διαφόρων Χημικά στοιχεία). Οι χημικές αντιδράσεις αποσυντίθενται με το σχηματισμό αρκετών άλλων ουσιών.

Δεν υπάρχει απότομο όριο μεταξύ μετάλλων και μη μετάλλων, επειδή υπάρχει Απλές ουσίεςΕμφάνιση διπλών ιδιοτήτων.