Muundo dhamana ya hidrojeni. Tutachambua nawe mwingiliano Molekuli ya maji kati yao wenyewe.

Molekuli ya maji ni dipolem.. Hii inaelezwa na ukweli kwamba atomi hydrogen.inayohusishwa na zaidi umeme hasi Kipengele oksijenikuwa na, unakabiliwa nayo hasara. elektroni Na kwa hiyo ni uwezo kuingiliana Kwa atomi ya oksijeni, molekuli nyingine ya maji.

Matokeo yake mwingiliano hutokea mawasiliano ya hidrojeni. (Kielelezo. 2.1.):

2.1. Utaratibu wa malezi ya dhamana ya hidrojeni kati ya molekuli ya maji

Hii inaelezwa na atom hidrojeni.inayohusishwa na zaidi umeme hasi Kipengele kuwa nayo wanandoa mbalimbali wa elektroniki (nitrojeni, oksijeni, fluorine, nk) inakabiliwa hasara. elektroni na kwa hiyo wanaweza kuingiliana na virtual. Jozi ya elektroni. atomi nyingine ya electronegative. hii. sawa au nyingine molekuli.

Matokeo yake, pia hutokea hydrogen. Mawasiliano.ambayo ni graphically delauted. dots tatu (Kielelezo):

Kielelezo. 2.2. Utaratibu wa kuundwa kwa dhamana ya hidrojeni kati ya proton ( . δ + ) na atomi zaidi ya sulfuri ya electrone (:S. δ - ), oksijeni (:O. δ - ) na nitrojeni (:N. δ - )

Uunganisho huu ni muhimu. dhaifu uhusiano mwingine wa kemikali ( nishati Elimu yake 10-40 KJ / Mole.), na, hasa, imedhamiriwa na ushirikiano wa electrostatic na wafadhili.

Dhamana ya hidrojeni inaweza kuwa kama intramolecular., Kwa hiyo I. intermolecular..

2.1.4. Ushirikiano wa hydrophobic.

Kabla ya kuzingatia asili. ushirikiano wa hydrophobic., ni muhimu kuanzisha dhana " hydrophilic " na " hydrophobic " Kazi. kikundi.

Vikundi ambavyo vinaweza kuunda vifungo vya hidrojeni na molekuli ya maji huitwa hydrophilic..

Makundi haya ni pamoja na polar. Vikundi: amino Group (-Nh. 2 ) , carboxyl.(- Coool.), group Carbonyl.(- Cho.) I. sulfgidrile. Kikundi ( - Sh.).

Kawaida, hydrophilic. Uhusiano mzuri. mumunyifu katika maji. !!! Hii ni kutokana na ukweli kwamba vikundi vya polar vinaweza kuunda vifungo vya hidrojeni na molekuli ya maji .

Mwonekano Maunganisho hayo yanafuatana kutolewa kwa nishatiKwa hiyo, kuna tabia ya kuwa ongezeko la juu katika uso wa mawasiliano. Makundi ya kushtakiwa na maji ( Kielelezo. 2.3.):

Kielelezo. 2.3. Utaratibu wa kuundwa kwa ushirikiano wa hydrophobic na hydrophilic.

Molekuli au sehemu za molekuli, haziwezi kuunda vifungo vya hidrojeni na maji huitwa vikundi vya hydrophobic..

Makundi haya ni pamoja na alkyl. Na kunukia Radicals kwamba. notolar. Na usibeba Malipo ya umeme.

Vikundi vya hydrophobic. – vibaya au sio kabisa mumunyifu katika maji.

Hii inaelezwa na aTOMS. Na kikundi cha atomiImejumuishwa hydrophobic. Vikundi ni electrophetral.na kwa hiyo) haiwezi fomu. mahusiano ya hidrojeni na maji.

!!! Uingiliano wa hydrophobic hutokea kama matokeo ya kuwasiliana kati ya radicals zisizo za polar, hawezi kuvunja vifungo vya hidrojeni kati ya molekuli ya maji.

Matokeo yake molekuli ya maji. Ostive On. uso molekuli ya hydrophilic ( Kielelezo. 2.3.).

2.1.5. Van der Waals mwingiliano.

Katika molekuli pia kuna kabisa vikosi vidogo vya kivutio na vidogo kati ya atomi za neutral za umeme na makundi ya kazi.

Hizi ni kinachojulikana van der Waals mwingiliano..

Wao ni kutokana mwingiliano wa umeme kati ya elektroni zilizosababishwa vibaya moja Atomi na msingi wa kushtakiwa. nyingine Atomi.

Kama nuclei ya atomi shielded. karibu na wao wenyewe wafanyabiashara kutoka kwa nuclei ya atomi zilizo karibu, kisha hutokea kati ya atomi tofauti van der Waally. mwingiliano Sawa karibu.

Yote haya. aina ya ushirikiano Shiriki malezi, kudumisha Na uimarishaji muundo wa anga ( maelekezo) molekuli ya protini ( Kielelezo. 2.4.):

Kielelezo. 2.4. Mfumo wa Elimu. mahusiano mazuri na ushirikiano usio na virusi usio na virulent:1 - Uingiliano wa static umeme;2 - vifungo vya hidrojeni;3 - ushirikiano wa hydrophobic,4 - Uunganisho wa disulfide.

Vikosi vinavyochangia kuundwa kwa muundo wa anga wa protini na kuiweka katika hali imarani dhaifu sana. majeshi. Nishati ya majeshi haya 2-3 Amri ni chini ya nishati ya vifungo vyema. Wanatenda kati ya atomi na makundi ya atomi.

Hata hivyo, idadi kubwa ya atomi katika molekuli ya biopolymers (protini) inaongoza kwa ukweli kwamba jumla ya nishati ya ushirikiano huu dhaifu inakuwa sawa na vifungo vyema.

Molekuli za maji zinaunganishwa na vifungo vya hidrojeni, umbali kati ya oksijeni na atomi za hidrojeni ni 96 jioni, na kati ya hidrojeni mbili - 150 jioni. Katika hali imara, atomi ya oksijeni hushiriki katika malengo ya vifungo viwili vya hidrojeni na molekuli ya maji karibu. Katika kesi hiyo, mtu binafsi H 2 o molekuli huwasiliana na kila mmoja na miti tofauti. Kwa hiyo, tabaka hutengenezwa ambayo kila molekuli inahusishwa na molekuli tatu za safu yake na moja ya jirani. Matokeo yake, muundo wa fuwele wa barafu una viungo vya hexagon "vilivyounganishwa, kama seli za beesh.

Kwa mujibu wa simulation ya kompyuta, na kipenyo cha tube cha 1.35 nm na shinikizo katika anga 40000, vifungo vya hidrojeni vilipotosha, na kusababisha malezi ya helix ya ukuta wa mapacha. Ukuta wa ndani wa muundo huu umepotoka katika ongezeko la nne, na nje ina wafuasi wa nne, sawa na muundo wa molekuli ya DNA.

Ukweli wa mwisho unaweka alama sio tu kwa mageuzi ya mawazo yetu kuhusu maji, lakini pia mageuzi ya maisha ya mapema na molekuli ya DNA yenyewe. Ikiwa tunadhani kwamba wakati wa kuzaliwa kwa uzima, miamba ya udongo ya cryoliti yalikuwa na sura ya nanotubes, swali linatokea - Je, maji ambayo yangeweza kuingia ndani yao kutumikia kama msingi wa miundo - matrix ya awali ya DNA na habari za kusoma? Inawezekana kwa nini muundo wa DNA unarudia muundo wa maji katika nanotubes. Kwa mujibu wa gazeti la New Scientist, sasa wenzake wa kigeni watathibitishwa kuthibitisha kuwepo kwa macromolecules ya maji katika hali halisi ya majaribio kwa kutumia spectroscopy ya infrared na spectroscopy infrared.

Masomo hayo ya nanocrystals ya barafu yalifanyika mwaka 2007, Mikelidez kutoka katikati ya nanoteknolojia huko London na Morgensshtern kutoka Chuo Kikuu. Leibnia huko Hanover (Kielelezo 36). Walipoza mvuke ya maji juu ya uso wa sahani ya chuma, iko katika joto la digrii 5 Kelvin. Hivi karibuni kwa msaada wa microscope ya saruji ya skanning kwenye sahani, hexamer ilizingatiwa (molekuli sita zinazounganishwa maji) - snowflake ndogo zaidi. Hii ni ndogo kabisa ya makundi ya barafu iwezekanavyo. Wanasayansi pia waliona makundi yaliyo na molekuli saba, nane na tisa.

Tini . 36. Picha ya hexamera ya maji iliyopatikana na microscope ya skanning ya ukubwa wa hexamera kwa kipenyo ni kuhusu 1 nm. Picha ya London Kituo cha Nanotechnology.

Maendeleo ya teknolojia ambayo iliruhusu kupata picha ya hexamera ya maji - yenyewe mafanikio muhimu ya kisayansi. Ili kuchunguza, ilikuwa ni lazima kupunguza kiwango cha sasa kwa kiwango cha chini, ambacho kilifanya iwezekanavyo kuzuia vifungo dhaifu kati ya molekuli ya maji ya mtu binafsi kutokana na mchakato wa uchunguzi. Aidha, mbinu za kinadharia za mechanics za quantum zilitumiwa katika kazi. Njia kuunganishwa ilitoa matokeo ya kushangaza.

Tofauti na iCE YA CRYSTALLINE, wapi, kati ya molekuli zote za maji, nishati ya mawasiliano ni sawa, katika nanoclusters kuna mbadala ya vifungo vikali na dhaifu (na umbali sawa) kati ya molekuli binafsi. Matokeo muhimu pia yalipatikana kwa uwezo wa molekuli ya maji kwa usambazaji wa vifungo vya hidrojeni na uhusiano wao na uso wa chuma.

Uchunguzi wa kinadharia wa Oppar, majaribio ya Miller, Fox, na wengine. Haiwezekani kwamba molekuli ya kikaboni kutoka kwa inorganic inaweza kuundwa kwa asili. Chanzo kikuu cha nishati katika majaribio yao ni joto. Katika asili, hii ni mionzi ya jua na nishati ya magma. Hitimisho jingine muhimu sana ni kwamba kuzaliwa kwa uzima kunaweza kutokea katika mazingira ya alkali. Katika hali zote kuna shirika la kibinafsi la maisha.

Katika karne ya XIX Palate alibainisha kuwa katika hali isiyo ya kawaida ya molekuli ni ya kawaida. Na jangwani kuna asymmetry kioo ya molekuli. Protini zinajumuisha amino asidi ya kushoto. Mali hii imedhamiriwa na mzunguko wa molekuli ya ndege ya polarization ya mwanga. Jinsi ya kuelezea jambo hilo?

Labda uwepo wa asymmetry katika molekuli ya kikaboni ulifunuliwa wakati mfumo wa wazi uliotangulia biosphere ulikuwa katika hali mbaya sana ya usawa.

Mpito wa uhamisho wa kasi ulifanyika, ambayo ni kipengele cha tabia ya kujitegemea. Mfano wa hali hiyo ni majaribio, ambapo molekuli yenye maji yenye nguvu hufanana na DNA katika nanotrubs. Mpito kutoka kwa molekuli ya kawaida ya asili ya hali ya hewa kwa biomolecules ya asymmetric inaweza kutokea katika hatua ya awali ya mageuzi ya kemikali kama kujitegemea shirika. Prof. Antonov alithibitisha kwamba maji pia ni mfumo wa wazi na kubadilishana nishati na dutu na mazingira (Prof. Antonov, 1992).

Hali mbaya kama hizo zinazingatiwa na shughuli za volkano, kuruhusiwa katika hali ya ardhi ya vijana. Maji ya madini yanayohusiana na calcium carbonate, pamoja na maji ya bahari, ni wigo mzuri wa kuhifadhi miundo ya kujitegemea. Athari ya Kiryan katika maabara hujenga kutolewa kwa kuchagua ambayo inakuwezesha kuchunguza mionzi ya mwanga na atomi au molekuli. Pamoja na majaribio ya Miller, hali mbaya isiyo ya usawa na kutokwa kwa gesi pia imeundwa.

Kirlyanaya aura. - upeo wa plasma wa kutokwa kwa umeme unazingatiwa juu ya uso wa vitu katika uwanja wa umeme wa umeme wa mzunguko wa juu wa 10-100 KHz, ambapo mvutano wa uso hutokea kati ya electrode na kitu chini ya utafiti kutoka mita 5 hadi 30 za mraba . Athari ya Kirya inazingatiwa kama umeme au kutolewa kwa static kwenye vitu vyovyote vya kibiolojia, vya kikaboni, pamoja na sampuli zisizo za kawaida za asili mbalimbali.

Ili kutazama aura ya kirlian kwenye electrode, voltage ya juu ya kutofautiana na mzunguko wa juu hutumiwa - kutoka 1 hadi 40 kilovolt saa 200-15000 hertz. Electrode nyingine hutumikia kitu yenyewe. Vipande vyote viwili vinatenganishwa na insulator na safu nyembamba ya hewa ambayo molekuli hutolewa chini ya hatua ya shamba la magnetic linalojitokeza kati ya electrode na kitu. Katika safu hii ya hewa, ambayo ni kati ya kitu na electrode, kuna taratibu tatu.

Mchakato wa kwanza ni ionization na malezi ya nitrojeni ya atomiki.

Mchakato wa pili ni ionization ya molekuli ya hewa na kuundwa kwa sasa ya ionic - kutokwa kwa corona kati ya kitu na electrode. Sura ya taji ya mwanga, wiani wake, nk. Kuamua na mionzi yao ya electromagnetic ya kitu.

Mchakato wa tatu ni mabadiliko ya elektroni kutoka kwa kiwango cha chini hadi ngazi ya juu ya nishati na nyuma. Wakati huo huo, mabadiliko ya elektroni hutokea mionzi ya quanta ya mwanga. Ukubwa wa mpito wa elektroni hutegemea uwanja wake wa umeme wa kitu chini ya utafiti. Kwa hiyo, katika pointi mbalimbali za shamba lililozunguka kitu, electroni hupata msukumo tofauti, i.e. retell juu ya viwango tofauti vya nishati, ambayo inaongoza kwa chafu ya quanta mwanga urefu tofauti. na nishati. Mwisho huo umeandikwa na jicho la kibinadamu au rangi ya picha kama rangi tofauti, ambayo, kulingana na kitu, inaweza kuvuta taji ya mwanga katika rangi mbalimbali. Michakato hii mitatu katika jumla yao hutoa picha ya jumla ya athari ya Kirlyan, ambayo inakuwezesha kujifunza uwanja wa umeme wa kitu. Athari ya Kirlyan inahusishwa na aura ya bioelectric ya kitu cha kuishi.

Uwepo wa jozi muhimu za elektroniki katika H 2 o molekuli katika atomi za oksijeni na atomi za hidrojeni zinazosababishwa na hidrojeni husababisha mwingiliano maalum kati ya molekuli inayoitwa dhamana ya hidrojeni (tazama takwimu). Tofauti na wale wote ambao tayari wamejifunza kwetu kemikali Bond. Uunganisho huu ni wa ndani.

Bond ya hidrojeni (katika takwimu inaashiria na mstari wa dotted) hutokea wakati elektroni zilizopunguzwa hidrojeni zinaingiliana na elektroni za molekuli moja ya maji na jozi tofauti ya elektroni ya atomi ya oksijeni ya molekuli tofauti ya maji.

Dhamana ya hidrojeni ni kesi maalum. uhusiano wa intermolecular.. Inaaminika kuwa ni kutokana na majeshi kuu ya umeme. Kwa sababu ya vifungo vya hidrojeni, ni muhimu kwamba katika molekuli kulikuwa na atomi moja au zaidi ya hidrojeni inayohusishwa na atomi ndogo, lakini electronegative, kwa mfano: O, N, F. Ni muhimu kwamba atomi hizi za electrone zina hatari wanandoa wa elektroniki. Kwa hiyo, vifungo vya hidrojeni ni tabia ya vitu kama vile maji h 2 o, amonia nh 3, hf fluoride. Kwa mfano, molekuli za HF zinaunganishwa na vifungo vya hidrojeni, ambazo zinaonyeshwa kwenye takwimu na mistari ya dotted:

Vifungo vya hidrojeni. Karibu mara 20 chini ya muda mrefu kuliko couvavarent, lakini ndio ambao husababisha maji kuwa kioevu au barafu (na si gesi) chini ya hali ya kawaida. Vifungo vya hidrojeni vinaharibiwa tu wakati maji ya kioevu inakwenda kwa jozi.

Katika joto juu ya 0 ° C (lakini chini ya kiwango cha kuchemsha), maji hayana tena muundo wa intermolecular, kama inavyoonekana katika takwimu. Kwa hiyo, katika maji ya kioevu, molekuli zinaunganishwa tu katika vitengo tofauti kutoka kwa molekuli kadhaa. Washirika hawa wanaweza kusonga kwa uhuru na kila mmoja, na kutengeneza maji ya kusonga. Lakini wakati joto hupungua, kuagiza ni kuwa zaidi na zaidi, na vikundi vinazidi kuongezeka. Hatimaye, barafu hutengenezwa, ambayo ina muundo ulioamuru ambao umeonyeshwa kwenye takwimu.

Mada: madarasa ya msingi ya misombo isiyo ya kawaida. Uainishaji wa vitu visivyofaa

Mpango wa Mafunzo:

1. Masomo ya msingi ya misombo isiyo ya kawaida.
2. Msingi. Mali ya kemikali.
3. Oksidi. Aina zao kemikali mali..
4. Asidi. Uainishaji na mali zao za kemikali.
5. Chumvi. Uainishaji na mali zao za kemikali.

Dutu rahisi. Molekuli zinajumuisha atomi za aina moja (atomi ya kipengele kimoja). Katika athari za kemikali hauwezi kugunduliwa na malezi ya vitu vingine.

Vitu vya kisasa (au misombo ya kemikali). Molekuli zinajumuisha atomi za aina tofauti (atomi za mbalimbali vipengele vya kemikali). Athari ya kemikali hutengana na malezi ya vitu vingine kadhaa.

Hakuna mipaka kali kati ya metali na zisizo za metali, kwa sababu kuna dutu rahisiKuonyesha mali mbili.