रचना हायड्रोजन बंध आम्ही आपल्यासह एक उदाहरण विश्लेषण करू परस्परसंवाद आपापसांत पाण्याचे रेणू.

पाण्याचे रेणू आहे द्विध्रुवीय... कारण अणू आहे हायड्रोजनअधिक संबद्ध विद्युतप्रवाह घटक ऑक्सिजनअनुभव येत आहे गैरसोय इलेक्ट्रॉन आणि म्हणून सक्षम संवाद साधणे दुसर्\u200dया पाण्याच्या रेणूच्या ऑक्सिजन अणूसह.

परिणामी परस्परसंवाद उद्भवते हायड्रोजन बंध (आकृती: 2.1):

2.1. पाण्याच्या रेणूंमधील हायड्रोजन बंधांची निर्मिती करण्याची यंत्रणा

हे स्पष्ट केले आहे हायड्रोजन अणूअधिक संबद्ध विद्युतप्रवाह एक घटक येत सामायिकरण इलेक्ट्रॉन जोडी (नायट्रोजन, ऑक्सिजन, फ्लोरिन इ.), अनुभव गैरसोय इलेक्ट्रॉन आणि म्हणून संवाद साधण्यास सक्षम आहे सामायिक न केलेले इलेक्ट्रॉनची एक जोडी आणखी एक विद्युतप्रवाह हे किंवा इतर रेणू.

याचा परिणाम देखील होतो हायड्रोजन कनेक्शन, जे चित्रमयरित्या दर्शविलेले आहे तीन गुण (आकृती):

आकृती: २.२. प्रोटॉन (Н) दरम्यान हायड्रोजन बॉन्ड तयार करण्याची यंत्रणा . δ + ) आणि अधिक विद्युत गंधक अणू (:एस δ - ), ऑक्सिजन (:ओ δ - ) आणि नायट्रोजन (:एन δ - )

हे कनेक्शन लक्षणीय आहे कमकुवत इतर रासायनिक बंध ( ऊर्जा तिचे शिक्षण 10-40 केजे / मोल), आणि मुख्यत: इलेक्ट्रोस्टॅटिक आणि दाता-स्वीकारकर्ता परस्परसंवादाद्वारे निर्धारित केले जाते.

हायड्रोजन बॉन्डसारखे असू शकते इंट्रामोलिक्युलरआणि इंटरमोलिक्युलर.

2.1.4. हायड्रोफोबिक संवाद

निसर्गाचा विचार करण्यापूर्वी हायड्रोफोबिक संवाद, ही संकल्पना सादर करणे आवश्यक आहे “ हायड्रोफिलिक " आणि " हायड्रोफोबिक " कार्यात्मक गट.

पाण्याचे रेणू असलेले हायड्रोजन बंध तयार करणारे गट म्हणतात हायड्रोफिलिक.

या गटांचा समावेश आहे ध्रुवीय गट: अमीनो गट (-एन.एच. 2 ) , कारबॉक्सिल(- कोह), कार्बोनिल गट(- सीएचओ) आणि सल्फायड्रिल गट ( - शे).

सहसा, हायड्रोफिलिक कनेक्शन चांगले आहेत विद्रव्य पाण्यात. !!! हे ध्रुवीय गट पाण्याच्या रेणूंसह हायड्रोजन बंध तयार करण्यास सक्षम आहेत या वस्तुस्थितीमुळे आहे .

उदय असे दुवे सोबत असतात ऊर्जा प्रकाशनम्हणून, एक प्रवृत्ती आहे संपर्क पृष्ठभाग जास्तीत जास्त चार्ज केलेले गट आणि पाणी ( आकृती: २.3):

आकृती: २.3. हायड्रोफोबिक आणि हायड्रोफिलिक परस्परसंवादांच्या निर्मितीची यंत्रणा

रेणू किंवा रेणूंचे भाग जे पाण्याबरोबर हायड्रोजन बंध तयार करण्यास अक्षम असतात त्यांना म्हणतात हायड्रोफोबिक गट.

या गटांचा समावेश आहे अल्किल आणि सुगंधी मूलगामी की ध्रुवीय आणि घेऊ नका विद्युत शुल्क

हायड्रोफोबिक गट – वाईटरित्या किंवा अजिबात नाही विद्रव्य पाण्यात.

हे स्पष्ट केले आहे अणू आणि अणूंचे गटसमाविष्ट आहे हायड्रोफोबिक गट आहेत विद्युत तटस्थआणि म्हणून) करू शकत नाही फॉर्म हायड्रोजन बंध पाण्याने.

!!! हायड्रोफोबिक संवादाचा परिणाम नॉन-पोलर रॅडिकल्सच्या संपर्कामुळे होतो जो पाण्याचे रेणू दरम्यान हायड्रोजन बंध सोडण्यास असमर्थ असतात.

परिणामी पाण्याचे रेणू द्वारे विस्थापित पृष्ठभाग हायड्रोफिलिक रेणू ( आकृती: २.3).

2.1.5. व्हॅन डेर वाल्सची सुसंवाद.

रेणूंमध्ये, देखील खूप आहेत कमकुवत आणि अल्प-श्रेणी आकर्षक शक्ती विद्युत तटस्थ अणू आणि कार्यात्मक गट यांच्यात.

हे तथाकथित आहेत व्हॅन डर वाल्स सुसंवाद.

ते देय आहेत इलेक्ट्रोस्टॅटिक संवाद नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉन दरम्यान एक अणू आणि एक सकारात्मक चार्ज केंद्रक दुसरे अणू

अणूंचे केंद्रक असल्याने ढाल त्यांचे स्वतःचे इलेक्ट्रॉन शेजारच्या अणूंच्या मध्यवर्ती भागातून, नंतर भिन्न अणूंमध्ये उद्भवते व्हॅन डर वाल्स परस्परसंवाद खूप लहान.

हे सर्व परस्परसंवादाचे प्रकार मध्ये भाग घ्या निर्मिती, देखरेख आणि स्थिरीकरण स्थानिक रचना ( संकल्पना) प्रथिने रेणू आकृती: 2.4):

आकृती: 2.4. स्थापना यंत्रणा सहसंयोजक बंध आणि कमकुवत गैर-सहसंवादी संवाद:1 - विद्युत-स्थिर संवाद;2 - हायड्रोजन बंध;3 - हायड्रोफोबिक संवाद,4 - बॉन्ड्स डिसाफाईड करा

योगदान देणारी शक्ती प्रथिने अवकाशासंबंधी रचना तयार आणि स्थिर स्थितीत ठेवणेखूप कमकुवत आहेत सैन्याने... या सैन्यांची उर्जा चालू आहे 2-3 सहसंयोजक बंधांच्या उर्जेपेक्षा कमी ते वैयक्तिक अणू आणि अणूंच्या गटांमध्ये कार्य करतात.

तथापि, बायोपॉलिमर्स (प्रथिने) च्या रेणूंमध्ये अणूंची प्रचंड संख्या ही वस्तुस्थिती ठरवते की या कमकुवत परस्परसंवादाची संपूर्ण उर्जा सहसंयोजक बंधांच्या उर्जेशी तुलनायोग्य बनते.

पाण्याचे रेणू हायड्रोजन बंधाद्वारे जोडले गेले आहेत, ऑक्सिजन आणि हायड्रोजन अणूमधील अंतर सायंकाळी.. आहे आणि दोन हायड्रोजन - १ --० पर्यंत. घन अवस्थेत, ऑक्सिजन अणू शेजारील पाण्याचे रेणू असलेल्या दोन हायड्रोजन बंधांच्या निर्मितीमध्ये भाग घेते. या प्रकरणात, वैयक्तिक एच 2 ओ रेणू उलट ध्रुवांसह एकमेकांशी संपर्कात असतात. अशा प्रकारे, थर तयार होतात ज्यामध्ये प्रत्येक रेणू त्याच्या थराच्या तीन रेणू आणि जवळच्या एकाशी संबंधित असतो. परिणामी, बर्फाच्या क्रिस्टल रचनेत षटकोनी "नळ्या" असतात ज्यामध्ये मधमाश्यासारखे एकमेकांशी जोडलेले असतात.

कॉम्प्युटर सिम्युलेशननुसार, 1.35 एनएम ट्यूब व्यासाचा आणि 40,000 वातावरणाच्या दाबाने हायड्रोजन बॉन्ड्स मुरडले गेले, ज्यामुळे दुहेरी-भिंतींचे हेलिक्स तयार झाले. या संरचनेची अंतर्गत भिंत एक चार-हेलिक्स आहे आणि बाहेरील भागात डीएनए रेणूच्या संरचनेप्रमाणे चार डबल हेलिकिक्स असतात.

नंतरची वस्तुस्थिती केवळ पाण्याबद्दलच्या आपल्या विचारांच्या उत्क्रांतीवरच नव्हे तर सुरुवातीच्या जीवनाच्या उत्क्रांतीवर आणि डीएनए रेणूवरच छाप पाडते. जर आपण असे गृहित धरले की जीवनाच्या उत्पत्तीच्या युगात, क्रिओलाइट चिकणमाती खडक नॅनोट्यूबच्या स्वरूपात होते, तर प्रश्न उद्भवतो - त्यांच्यात बुडलेल्या पाण्याचे रचनात्मक आधार म्हणून होऊ शकते - डीएनए संश्लेषण आणि माहिती वाचनासाठी एक मॅट्रिक्स? कदाचित म्हणूनच डीएनएची आवर्त रचना नानोट्यूबमध्ये पाण्याच्या आवर्त संरचनेची पुनरावृत्ती करते. न्यू सायंटिस्ट जर्नलच्या मते, आता आमच्या परदेशी सहकर्मींना इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी आणि न्यूट्रॉन स्कॅटरिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी वापरून वास्तविक प्रयोगात्मक परिस्थितीत अशा वॉटर मॅक्रोमोलेकल्सच्या अस्तित्वाची पुष्टी करावी लागेल.

बर्फ नॅनोक्रिस्टल्सचे असे अभ्यास लंडनमधील नॅनोटेक्नोलॉजी सेंटरच्या मिकाइलाइड्स आणि विद्यापीठातील मॉर्गनस्टर्न यांनी 2007 मध्ये केले होते. हॅनोव्हर मधील लीबनिझ (चित्र 36) त्यांनी 5 डिग्री केल्विन तापमानात धातूच्या प्लेटच्या पृष्ठभागाच्या वरच्या पाण्याचे वाफ थंड केले. लवकरच, स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोपचा वापर करून हेक्सॅमर (सहा परस्पर जोडलेले पाण्याचे रेणू), सर्वात लहान स्नोफ्लेक प्लेटवर दिसला. हे शक्य तितक्या लहान बर्फाचे क्लस्टर आहे. शास्त्रज्ञांनी सात, आठ आणि नऊ रेणू असलेले क्लस्टर देखील पाहिले.

तांदूळ . 36. स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोपचा वापर करून प्राप्त केलेल्या वॉटर हेक्सामरची प्रतिमा. हेक्सामर व्यास सुमारे 1 एनएम आहे. फोटो लंडन सेंटर फॉर नॅनोटेक्नोलॉजी

वॉटर हेक्सामरची प्रतिमा मिळविणे शक्य केले त्या तंत्रज्ञानाचा विकास हा स्वतः एक महत्त्वपूर्ण वैज्ञानिक यश आहे. निरीक्षणासाठी, तपासणी कमीतकमी कमी करणे आवश्यक होते, ज्यामुळे निरीक्षणाच्या प्रक्रियेमुळे वैयक्तिक पाण्याचे रेणू दरम्यानच्या कमकुवत बंधनांचा नाश होण्यापासून संरक्षण करणे शक्य झाले. याव्यतिरिक्त, कामात क्वांटम मेकॅनिकचे सैद्धांतिक पध्दती वापरली जात. एकात्मिक दृष्टिकोनाने प्रभावी परिणाम आणले आहेत.

आवडले नाही क्रिस्टल बर्फ, जिथे बंधनकारक ऊर्जा सर्व पाण्याच्या रेणूंमध्ये समान असते, नॅनोक्लस्टरमध्ये स्वतंत्र रेणूंमध्ये मजबूत आणि कमकुवत बंध (आणि संबंधित अंतर) यांचे एकांतर असते. हायड्रोजन बॉन्ड्स वितरित करण्यासाठी आणि धातूच्या पृष्ठभागावर बंधन घालण्यासाठी पाण्याचे रेणूंच्या क्षमतेवर देखील महत्त्वपूर्ण परिणाम प्राप्त झाले.

ओपारिनचे सैद्धांतिक विश्लेषण, मिलर, फॉक्स आणि इतरांचे प्रयोग निर्विवादपणे सिद्ध करतात की निसर्गात सेंद्रीय रेणू अकार्बनिकपासून तयार केले जाऊ शकतात. त्यांच्या प्रयोगांमधील उर्जेचा मुख्य स्त्रोत उष्णता आहे. निसर्गात, ही सौर विकिरण आणि मॅग्मा ऊर्जा आहे. आणखी एक महत्त्वपूर्ण निष्कर्ष असा आहे की जीवनाची उत्पत्ती क्षारीय वातावरणात होऊ शकते. सर्व प्रकरणांमध्ये, जिवंतांची स्वयं-संस्था साजरा केली जाते.

XIX शतकात. निर्जीव निसर्गात रेणू सममितीय असतात याकडे वस्तीने लक्ष वेधले. आणि जिवंत स्वरूपात, रेणूंची एक आरसा असममित्री आहे. प्रथिने लेव्हेरोटेटरी अमीनो idsसिडपासून बनलेली असतात. हे गुणधर्म प्रकाशाच्या ध्रुवीकरणाच्या प्लेनच्या रेणूच्या फिरण्याद्वारे निश्चित केले जातात. इंद्रियगोचर कसे स्पष्ट करावे?

जैविक मंडळाच्या अगोदर असलेली ओपन सिस्टम अत्यंत नाजूक स्थितीत असताना सेंद्रीय रेणूंमध्ये विषमतेचे अस्तित्व स्वतःच प्रकट होते.

अचानक उत्क्रांतिक संक्रमण झाले आहे, जे स्वयं-संघटनेचे वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्य आहे. या राज्याचे एक उदाहरण असे प्रयोग आहेत ज्यात पाण्याचे रेणू नानोट्यूबमध्ये डीएनएसारखे असतात. निर्जीव निसर्गाच्या सममितीय रेणूपासून जिवंत निसर्गाच्या असममित बायोमॉलिकल्समध्ये संक्रमण रासायनिक उत्क्रांतीच्या प्रारंभीच्या टप्प्यावर उद्भवू शकते, पदार्थाची स्वयं-संघटना म्हणून. प्रा. अँटोनोव्हने हे सिद्ध केले की पाणी देखील एक खुली प्रणाली आहे आणि पर्यावरणासह ऊर्जा आणि पदार्थांची देवाणघेवाण करते (प्रो. अँटोनोव्ह, 1992).

ज्वालामुखीच्या क्रियाकलापांदरम्यान, तरुण पृथ्वीच्या वातावरणात स्त्राव होत असताना अशा अत्यंत परिस्थिती पाहिल्या जातात. कॅल्शियम कार्बोनेट, तसेच समुद्राच्या पाण्याशी संवाद साधणारे खनिज पाणी, स्वयं-संयोजित संरचनेच्या संरक्षणासाठी अनुकूल स्पेक्ट्रम आहे. प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीत किर्लियन प्रभाव निवडक स्त्राव तयार करतो जो आपल्याला अणू किंवा रेणूद्वारे प्रकाशाच्या उत्सर्जनाचे निरीक्षण करण्यास अनुमती देतो. मिलरचे प्रयोग गॅस डिस्चार्जसह असंतुलन नसलेली अत्यंत परिस्थिती निर्माण करतात.

किरिलियन आभा - इलेक्ट्रिक डिस्चार्जची प्लाझ्माची चमक उच्च आवृत्ति 10-100 केएचझेडच्या वैकल्पिक विद्युत क्षेत्रात वस्तूंच्या पृष्ठभागावर पाहिली जाते, ज्यावर 5 ते 30 केव्ही पर्यंतच्या अभ्यासाखाली इलेक्ट्रोड आणि ऑब्जेक्ट दरम्यान पृष्ठभाग तणाव निर्माण होतो. किर्लियनचा प्रभाव कोणत्याही जैविक, सेंद्रिय वस्तूंवर तसेच विविध निसर्गाच्या अजैविक नमुनांवर विजेचा किंवा स्थिर स्त्रावसारखा पाळला जातो.

किर्लियन आभाचे दृश्यमान करण्यासाठी, इलेक्ट्रोडवर उच्च वारंवारतेसह उच्च अल्टरनेटिंग व्होल्टेज लागू केला जातो - 200 ते 15000 हर्ट्जवर 1 ते 40 किलोवोल्ट पर्यंत. ऑब्जेक्ट स्वतःच इतर इलेक्ट्रोड म्हणून काम करते. दोन्ही इलेक्ट्रोड्स इन्सुलेटर आणि हवेच्या पातळ थराने विभक्त केले जातात, त्यातील रेणू इलेक्ट्रोड आणि ऑब्जेक्ट दरम्यान मजबूत चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली विघटन करतात. ऑब्जेक्ट आणि इलेक्ट्रोडच्या दरम्यान स्थित हवेच्या या थरात, तीन प्रक्रिया होतात.

पहिली प्रक्रिया आयनीकरण आणि अणु नायट्रोजनची निर्मिती.

दुसरी प्रक्रिया म्हणजे हवेच्या रेणूंचे आयनीकरण आणि आयन करंटची निर्मिती - ऑब्जेक्ट आणि इलेक्ट्रोड दरम्यान एक कोरोना स्त्राव. ग्लो मुकुटचा आकार, त्याची घनता इ. ऑब्जेक्टच्या स्वतःच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनद्वारे निर्धारित केले जाते.

तिसरी प्रक्रिया म्हणजे कमीतकमीपासून उच्च उर्जा पातळीवर इलेक्ट्रॉनचे संक्रमण आणि त्याउलट. इलेक्ट्रॉनच्या या संक्रमणासह, प्रकाशाचे प्रमाण उत्सर्जित होते. इलेक्ट्रॉन संक्रमणाची परिमाण अभ्यासाच्या अंतर्गत ऑब्जेक्टच्या अंतर्गत विद्युत चुंबकीय क्षेत्रावर अवलंबून असते. म्हणूनच, ऑब्जेक्टच्या सभोवतालच्या क्षेत्राच्या वेगवेगळ्या बिंदूंवर, इलेक्ट्रॉनला भिन्न आवेग प्राप्त होतात, म्हणजे. वेगवेगळ्या ऊर्जेच्या पातळीवर जा, ज्यामुळे भिन्न लांबी आणि शक्तींच्या प्रकाश प्रमाणांचे उत्सर्जन होते. नंतरचे मानवी डोळ्यासह किंवा रंगीत फोटोग्राफिक पेपरसह वेगवेगळे रंग म्हणून नोंदणीकृत आहेत, जे ऑब्जेक्टवर अवलंबून चमकणारे किरीट वेगवेगळ्या रंगांमध्ये रंगवू शकतात. या तीन प्रक्रिया त्यांच्या संपूर्णतेत किर्लियन परिणामाचे सामान्य चित्र देतात, ज्यामुळे आपण एखाद्या ऑब्जेक्टच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचा अभ्यास करू शकता. किर्लियन प्रभाव अशा प्रकारे जिवंत वस्तूच्या बायोइलेक्ट्रिक ऑराशी संबंधित आहे.

ऑक्सिजन अणूंच्या एकट्या जोडीच्या एच 2 ओ रेणूंमध्ये आणि सकारात्मक चार्ज केलेल्या हायड्रोजन अणूंच्या अस्तित्वामुळे हायड्रोजन बंड (आकृती पहा) म्हणतात त्या रेणूंमध्ये विशेष संवाद साधला जातो. आपल्या आधीपासून परिचित असलेल्या सर्व प्रजाती विपरीत रासायनिक बंध हा बॉण्ड इंटरमोलिक्युलर आहे.

हायड्रोजन बॉन्ड (आकृतीत हे चिन्हित रेषेद्वारे दर्शविले जाते) उद्भवते जेव्हा एका पाण्याच्या रेणूचे इलेक्ट्रॉन-क्षीण हायड्रोजन अणू दुसर्\u200dया पाण्याच्या रेणूच्या ऑक्सिजन अणूच्या एकमेव इलेक्ट्रॉन जोडीशी संवाद साधतो.

हायड्रोजन बॉन्ड ही एक विशेष बाब आहे परस्पर बंध... हे मुख्यतः इलेक्ट्रोस्टॅटिक सैन्यामुळे होते असा विश्वास आहे. हायड्रोजन बंध तयार होण्याकरिता, रेणूमध्ये लहान परंतु इलेक्ट्रोनॅजेटिव्ह अणूंशी संबंधित एक किंवा अधिक हायड्रोजन अणू असणे आवश्यक आहे, उदाहरणार्थ: ओ, एन, एफ. या विद्युतीय अणूंमध्ये एकल असणे महत्वाचे आहे इलेक्ट्रॉनिक जोड्या... म्हणून, हायड्रोजन बंध हे पाणी एच 2 ओ, अमोनिया एनएच 3, हायड्रोजन फ्लोराईड एचएफ सारख्या पदार्थांचे वैशिष्ट्य आहे. उदाहरणार्थ, एचएफ रेणू हायड्रोजन बॉन्ड्सद्वारे जोडलेले आहेत, जे डॅश केलेल्या ओळींनी आकृतीमध्ये दर्शविलेले आहेत:

हायड्रोजन बंध सहसंयोजकांपेक्षा २० पट कमी टिकाऊ असते, परंतु तेच सामान्य परिस्थितीत पाणी द्रव किंवा बर्फ बनवतात (गॅस नाही). द्रव पाणी स्टीममध्ये बदलते तेव्हाच हायड्रोजन बॉन्ड्स मोडतात.

0 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात (परंतु उकळत्या बिंदूच्या खाली), आकृतीमध्ये दर्शविल्यानुसार, पाण्याची आता अशी ऑर्डर केलेली इंटरमॉलेक्युलर संरचना नाही. म्हणून, द्रव पाण्यात, रेणू केवळ अनेक रेणूंच्या स्वतंत्र एकत्रितपणे जोडलेले असतात. हे एकत्रितपणे मोबाइल द्रव तयार करुन स्वतंत्रपणे एकमेकांच्या पुढे जाऊ शकतात. परंतु तापमान कमी होत असताना, ऑर्डर अधिकाधिक आणि अधिकाधिक होते आणि एकत्रितता दिवसेंदिवस वाढत जाते. अखेरीस, बर्फ तयार होते, ज्यामध्ये आकृतीमध्ये दर्शविलेली क्रमवारी योग्य आहे.

विषयः अजैविक घटकांचे मूलभूत वर्ग. अनैतिक उपयोजनांचे वर्गीकरण

व्याख्यानमालेची योजनाः

1. अजैविक यौगिकांचे मुख्य वर्ग.
2. पाया. रासायनिक गुणधर्म.
3. ऑक्साइड. त्यांचे प्रकार, रासायनिक गुणधर्म.
4. .सिडस्. वर्गीकरण आणि त्यांचे रासायनिक गुणधर्म.
5. मीठ. वर्गीकरण आणि त्यांचे रासायनिक गुणधर्म.

साधे पदार्थ... रेणू एक प्रकारचे अणू (एका घटकाचे अणू) बनलेले असतात. रासायनिक प्रतिक्रियांमध्ये ते इतर पदार्थ तयार करण्यास विघटन करू शकत नाहीत.

जटिल पदार्थ (किंवा रासायनिक संयुगे). रेणू वेगवेगळ्या प्रकारचे अणू (वेगवेगळे अणू) बनलेले असतात रासायनिक घटक). रासायनिक अभिक्रियामध्ये ते इतर अनेक पदार्थ तयार करतात.

धातू आणि नॉन-धातुंमध्ये कोणतीही तीक्ष्ण सीमा नाही, कारण तेथे आहे साधे पदार्थदुहेरी गुणधर्म दर्शवित आहे.