Istraktura hydrogen bond Susuriin namin sa iyo. pakikipag-ugnayan Tubig molecules sa kanilang mga sarili.

Ang molekula ng tubig ay. dipolem. Ipinaliwanag ito sa pamamagitan ng katotohanan na atom. hydrogen.na nauugnay sa higit pa electric negatibo Elemento oxygen.pagkakaroon, nakakaranas disadvanter eLECTRONS. At samakatuwid ay upang makipag-ugnay Na may isang oxygen atom, isa pang molekula ng tubig.

Ang resulta pakikipag-ugnayan arises. hydrogen Communications. (Larawan. 2.1.):

2.1. Ang mekanismo ng pagbuo ng hydrogen bond sa pagitan ng mga molecule ng tubig

Ipinaliwanag ito ng. atom hydrogen.na nauugnay sa higit pa electric negatibo Elemento sa pagkakaroon iba't ibang electronic couple (nitrogen, oxygen, fluorine, atbp.) Ay nakakaranas disadvanter Ang mga elektron at samakatuwid ay maaaring makipag-ugnayan sa. virtual. Pares ng mga Electron. isa pang electronegative atom. ito parehong o other. molecules.

Bilang resulta, lumalabas din ito hydrogen. Komunikasyonna kung saan ay graphically itinalaga tatlong tuldok (Larawan):

Larawan. 2.2. Ang mekanismo para sa pagbuo ng hydrogen bond sa pagitan ng proton ( . δ + ) at mas electronegative sulfur atoms (:S. δ - ), oxygen (:O. δ - ) at nitrogen (:N. δ - )

Mahalaga ang koneksyon na ito weaker. Iba pang mga kemikal na koneksyon ( enerhiya Kanyang edukasyon 10-40 KJ / Mol), at, higit sa lahat, ay tinutukoy ng mga pakikipag-ugnayan ng electrostatic at donor-acceptor.

Ang hydrogen bond ay maaaring maging katulad intramolecular, kaya ako. intermolecular.

2.1.4. Hydrophobic Interactions.

Bago isaalang-alang ang kalikasan hydrophobic Interaction., ito ay kinakailangan upang ipakilala ang konsepto " hydrophilic " at " hydrophobic " Functional. grupo.

Ang mga grupo na maaaring bumuo ng mga bono ng hydrogen na may mga molecule ng tubig ay tinatawag hydrophilic..

Kasama sa mga grupong ito polar. Mga Grupo: amino group (-Nh. 2 ) , carboxyl.(- COOOL.), carbonyl Group.(- Cho.) I. sulfgidrile Grupo ( - Sh.).

Karaniwan, hydrophilic. Ang mga koneksyon ay mabuti natutunaw sa tubig. !!! Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga polar group ay maaaring bumuo ng hydrogen bonds na may mga molecule ng tubig .

Hitsura Ang nasabing mga koneksyon ay sinamahan paglabas ng Enerhiya., samakatuwid, may isang ugali sa. pinakamataas na pagtaas sa contact ibabaw sisingilin ang mga grupo at tubig ( Larawan. 2.3.):

Larawan. 2.3. Ang mekanismo ng pagbuo ng hydrophobic at hydrophilic na pakikipag-ugnayan

Ang mga molecule o bahagi ng mga molecule, hindi maaaring bumuo ng mga hydrogen bonds na may tubig ay tinatawag hydrophobic Groups..

Kasama sa mga grupong ito alkyl at aromatiko radicals na notolar. at huwag kang manalig Electric charge.

Hydrophobic Groups. – masama o hindi sa lahat natutunaw sa tubig.

Ipinaliwanag ito ng. atoms. at grupo ng mga atoms.kasama hydrophobic. Mga grupo electrophetralat samakatuwid) hindi form. hydrogen ugnayan. may tubig.

!!! Ang mga hydrophobic na pakikipag-ugnayan ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga radical na hindi polar, hindi masira ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molecule ng tubig.

Ang resulta mga molecule ng tubig. Ostive on. ibabaw hydrophilic molecules ( Larawan. 2.3.).

2.1.5. Van der Waals pakikipag-ugnayan.

Sa mga molecule mayroon ding mahina at maikli ang mga pwersang pang-akit sa pagitan ng mga de-kuryenteng mga atomo at mga grupo ng functional.

Ito ang tinatawag na. van der Waals Interaction..

Sila ay nararapat. electrostatic Interaction. sa pagitan ng negatibong sisingilin ng mga elektron one. Atom at isang positibong sisingilin core. other. Atom.

Bilang nuclei ng atoms. shielded. nakapaligid sa kanilang sarili electricians. mula sa nuclei ng mga katabing atoms, pagkatapos ay nagmumula sa pagitan ng iba't ibang mga atom van der Waalsy. pakikipag-ugnayan lubos malapit na.

Lahat ng ito mga uri ng mga pakikipag-ugnayan Sumali pagbuo, pagpapanatili at pag-stabilize spatial na istraktura ( conformations.) protina molecules ( Larawan. 2.4.):

Larawan. 2.4. Mekanismo ng Edukasyon covalent Ties. at mahina ang di-nakamamatay na pakikipag-ugnayan:1 - Electric static na pakikipag-ugnayan;2 - hydrogen bonds;3 - Hydrophobic na pakikipag-ugnayan,4 - Mga koneksyon sa disulfide

Pwersa na nag-aambag ang pagbuo ng spatial na istraktura ng mga protina at hawak ito sa isang matatag na estadoay mahina pwersa. Ang enerhiya ng mga pwersang ito sa. 2-3 Ang order ay mas mababa kaysa sa enerhiya ng covalent bonds. Kumilos sila sa pagitan ng mga indibidwal na atomo at grupo ng mga atom.

Gayunpaman, ang isang malaking bilang ng mga atoms sa biopolymers (protina) molecules ay humahantong sa ang katunayan na ang kabuuang enerhiya ng mga mahihinang pakikipag-ugnayan ay nagiging maihahambing sa covalent bonds.

Ang mga molecule ng tubig ay magkakaugnay ng mga bono ng hydrogen, ang distansya sa pagitan ng oxygen at hydrogen atoms ay 96 pm, at sa pagitan ng dalawang hydrogen - 150 pm. Sa solidong estado, ang oxygen atom ay nakikilahok sa pagbuo ng dalawang hydrogen bond na may mga katabing molecule ng tubig. Sa kasong ito, ang mga indibidwal na H 2 o molecules ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa ibang mga pole. Kaya, ang mga layer ay nabuo kung saan ang bawat molekula ay nauugnay sa tatlong molecule ng layer nito at isa sa kalapit. Bilang isang resulta, ang mala-kristal na istraktura ng yelo ay binubuo ng hexagon "tubes" na magkakaugnay, tulad ng mga selula ng beesh.

Ayon sa simulation ng computer, na may diameter ng tubo ng 1.35 nm at presyon sa 40000 atmospheres, ang mga bono ng hydrogen ay napilipit, na humahantong sa pagbuo ng isang twin-wall helix. Ang panloob na pader ng istraktura na ito ay napilipit sa apat na spiral, at ang panlabas ay binubuo ng apat na double spiral, katulad ng istraktura ng DNA molecule.

Ang huling katotohanan ay nagpapataw ng isang imprint hindi lamang sa ebolusyon ng aming mga ideya tungkol sa tubig, kundi pati na rin ang ebolusyon ng maagang buhay at ang molekula ng DNA mismo. Kung ipagpalagay natin na sa panahon ng kapanganakan ng buhay, ang mga bato ng cryolitic clay ay may hugis ng nanotubes, ang tanong ay lumitaw - maaaring ang tubig na nahuhulog sa kanila upang maglingkod bilang isang estruktural na batayan - isang matrix para sa synthesis ng DNA at impormasyon sa pagbabasa? Posible kung bakit inuulit ng spiral na istraktura ng DNA ang spiral na istraktura ng tubig sa nanotubes. Ayon sa bagong Scientist magazine, ngayon ay makumpirma na ang aming mga dayuhang kasamahan upang kumpirmahin ang pagkakaroon ng naturang macromolecules ng tubig sa mga tunay na pang-eksperimentong kondisyon gamit ang infrared spectroscopy at neutron scattering spectroscopy.

Ang ganitong mga pag-aaral ng yelo Nanocrystals ay ginanap noong 2007, Mikelidez mula sa sentro para sa nanotechnology sa London at Morgenshtern mula sa Unibersidad. Leibnia sa Hanover (Larawan 36). Pinalamig nila ang singaw ng tubig sa ibabaw ng ibabaw ng metal plate, na matatagpuan sa isang temperatura ng 5 degrees Kelvin. Sa lalong madaling panahon sa tulong ng isang scanning tunnel mikroskopyo sa plato, hexamer ay sinusunod (anim na interconnected tubig molecules) - ang pinakamaliit na snowflake. Ito ang pinakamaliit sa posibleng mga kumpol ng yelo. Sinusunod din ng mga siyentipiko ang mga kumpol na naglalaman ng pitong, walong at siyam na mga molecule.

Larawan . 36. Ang tubig hexamera imahe na nakuha sa pamamagitan ng pag-scan ng tunnel mikroskopyo ang laki ng hexamera sa diameter ay tungkol sa 1 nm. Photo London Center for Nanotechnology.

Pag-unlad ng teknolohiya na pinapayagan upang makuha ang imahe ng tubig hexamera - sa kanyang sarili isang mahalagang pang-agham na tagumpay. Upang obserbahan, kinakailangan upang mabawasan ang sensing kasalukuyang sa isang minimum, na ginawang posible upang maiwasan ang mahina na mga bono sa pagitan ng mga indibidwal na molecule ng tubig mula sa pagkawasak dahil sa proseso ng pagmamasid. Bilang karagdagan, ang mga teoretikong pamamaraan ng mekanika ng quantum ay ginamit sa trabaho. Ang isang pinagsamang diskarte ay nagbigay ng mga kahanga-hangang resulta.

Hindi katulad mala-kristal na yelo, kung saan, sa pagitan ng lahat ng mga molecule ng tubig, ang enerhiya ng komunikasyon ay pareho, sa nanoclusters may alternasyon ng malakas at mahina na mga bono (at kaukulang distansya) sa pagitan ng mga indibidwal na molecule. Ang mga mahahalagang resulta ay nakuha rin sa kakayahan ng mga molecule ng tubig sa pamamahagi ng mga hydrogen bond at sa kanilang koneksyon sa ibabaw ng metal.

Teoretical pinag-aaralan ng mga oppar, mga eksperimento ng Miller, Fox, at iba pa. Hindi mapag-aalinlanganan na ang mga organic molecule mula sa inorganic ay maaaring nakabalangkas sa kalikasan. Ang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya sa kanilang mga eksperimento ay init. Sa likas na katangian, ito ay solar radiation at magma energy. Ang isa pang napakahalagang konklusyon ay ang pagsilang ng buhay ay maaaring mangyari sa isang kapaligiran ng alkalina. Sa lahat ng mga kaso ay may sariling organisasyon ng pamumuhay.

Sa XIX siglo Sinabi ng panlasa na sa walang buhay na likas na katangian ng molekula ay simetriko. At sa ilang ay may salamin na kawalaan ng simetrya ng mga molecule. Ang mga protina ay binubuo ng mga left-hand amino acids. Ang ari-arian na ito ay tinutukoy ng pag-ikot ng molekula ng eroplano ng liwanag polariseysyon. Paano ipaliwanag ang kababalaghan?

Marahil na ang pagkakaroon ng kawalaan ng simetrya sa organic molecules ay ipinahayag kapag ang bukas na sistema bago ang biosphere ay nasa isang lubhang di-punto ng balanse na kritikal na kondisyon.

Ang isang pinabilis na paglipat ng ebolusyon ay naganap, na isang katangian na katangian ng sariling organisasyon. Ang isang halimbawa ng naturang estado ay mga eksperimento, kung saan ang mga may tubig na molecule ay katulad ng DNA sa Nanotrubs. Ang paglipat mula sa simetriko molecules ng walang buhay na kalikasan sa walang simetrya biomolecules ay maaaring mangyari sa unang yugto ng kemikal evolution bilang self-organisasyon ng bagay. Prof. Pinatunayan ni Antonov na ang tubig ay isang bukas na sistema at nagpapalit ng enerhiya at sangkap sa kapaligiran (Prof. Antonov, 1992).

Ang mga matinding kondisyon ay sinusunod sa mga aktibidad ng bulkan, mga discharge sa kapaligiran ng batang lupain. Ang mineral na tubig na nakikipag-ugnayan sa kaltsyum carbonate, pati na rin ang tubig sa dagat, ay isang kanais-nais na spectrum upang mapanatili ang mga istraktura ng pag-aayos ng sarili. Ang epekto ng Kiryan sa Laboratory ay lumilikha ng isang pumipili na paglabas na nagbibigay-daan sa iyo upang obserbahan ang radiation ng liwanag sa pamamagitan ng atoms o molecules. Sa mga eksperimento ng Miller, non-equilibrium extreme kondisyon na may gas discharge ay nilikha din.

Kirlyanaya aura. - ang plasma glow ng electrical discharge ay sinusunod sa ibabaw ng mga bagay sa variable electric field ng mataas na dalas ng 10-100 kHz, kung saan ang pag-igting sa ibabaw ay nangyayari sa pagitan ng elektrod at ang bagay sa ilalim ng pag-aaral mula sa 5 hanggang 30 metro kuwadrado . Ang Kiryan Effect ay sinusunod tulad ng isang kidlat o static discharge sa anumang biological, organic na mga bagay, pati na rin sa inorganic sample ng iba't ibang kalikasan.

Upang maisalarawan ang Kirlian Aura sa elektrod, ang isang mataas na variable boltahe na may mataas na dalas ay hinahain - mula 1 hanggang 40 kilovolt sa 200-15000 Hertz. Ang isa pang elektrod ay naglilingkod sa bagay mismo. Ang parehong mga electrodes ay pinaghihiwalay ng isang insulator at isang manipis na layer ng hangin na ang mga molecule ay napapailalim sa paghihiwalay sa ilalim ng pagkilos ng isang malakas na magnetic field na nagmumula sa pagitan ng elektrod at ang bagay. Sa layer na ito ng hangin, na nasa pagitan ng bagay at elektrod, may tatlong mga proseso.

Ang unang proseso ay ang ionization at pagbuo ng atomic nitrogen.

Ang ikalawang proseso ay ang ionization ng mga molecule ng hangin at ang pagbuo ng kasalukuyang ionic - ang corona discharge sa pagitan ng bagay at ng elektrod. Ang hugis ng korona ng glow, density nito, atbp. Tinutukoy ng kanilang sariling electromagnetic radiation ng bagay.

Ang ikatlong proseso ay ang paglipat ng mga elektron mula sa pinakamababa hanggang sa mas mataas na antas ng enerhiya at likod. Kasabay nito, ang paglipat ng mga elektron ay nangyayari sa radiation ng isang quanta ng liwanag. Ang magnitude ng paglipat ng elektron ay depende sa sarili nitong electromagnetic field ng bagay sa ilalim ng pag-aaral. Samakatuwid, sa iba't ibang mga punto ng patlang na nakapalibot sa bagay, ang mga electron ay tumatanggap ng iba't ibang impulses, i.e. Retell sa iba't ibang mga antas ng enerhiya, na humahantong sa paglabas ng liwanag quanta iba't ibang haba at enerhiya. Ang huli ay naitala ng isang mata ng tao o kulay photographic bilang isang iba't ibang mga kulay, na, depende sa bagay, maaaring aback ang korona ng glow sa iba't ibang kulay. Ang tatlong mga proseso sa kanilang kabuuan ay nagbibigay sa pangkalahatang larawan ng epekto ng Kirlyan, na nagbibigay-daan sa iyo upang pag-aralan ang electromagnetic field ng bagay. Ang epekto ng Kirlyan ay kaya nauugnay sa isang bioelectric aura ng isang live na bagay.

Ang pagkakaroon ng mahahalagang elektronikong pares sa H 2 o molecules sa mga atomo ng oxygen at positibong sisingilin ang mga atom ng hydrogen ay humahantong sa isang ganap na espesyal na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molecule na tinatawag na hydrogen bond (tingnan ang figure). Hindi tulad ng lahat ng mga pamilyar sa amin kemikal na dumidikit Ang koneksyon na ito ay intermolecular.

Ang hydrogen bond (sa figure na ito ay tinutukoy ng may tuldok na linya) nangyayari kapag ang mga electron na nahuhumaling sa hydrogen ay nakikipag-ugnayan sa mga electron ng isang solong molekula ng tubig na may iba't ibang elektron na pares ng isang oxygen atom ng iba't ibang molekula ng tubig.

Ang hydrogen bond ay isang espesyal na kaso intermolecular Connections.. Ito ay pinaniniwalaan na ito ay dahil sa mga pangunahing electrostatic pwersa. Para sa paglitaw ng hydrogen bonds, kinakailangan na sa molekula ay may isa o higit pang mga atom ng hydrogen na nauugnay sa maliit, ngunit electronegative atoms, halimbawa: O, N, F. Mahalaga na ang mga electronegative atoms ay mahina electronic Couples.. Samakatuwid, ang mga bono ng hydrogen ay katangian ng gayong mga sangkap tulad ng tubig H 2 O, ammonia nh 3, hf fluoride. Halimbawa, ang mga molecule ng HF ay magkakaugnay sa mga hydrogen bond, na ipinapakita sa figure ng mga tuldok na linya:

Hydrogen bonds Humigit-kumulang 20 beses na mas matibay kaysa sa covalent, ngunit ito ang nagdudulot ng tubig na likido o yelo (at hindi gas) sa ilalim ng normal na kondisyon. Ang mga hydrogen bond ay nawasak lamang kapag ang likidong tubig ay napupunta sa mga pares.

Sa temperatura sa itaas 0 ° C (ngunit sa ibaba ng simula ng simula), ang tubig ay hindi na may ganitong isang order na intermolecular structure, tulad ng ipinapakita sa figure. Samakatuwid, sa likidong tubig, ang mga molecule ay magkakaugnay lamang sa magkakahiwalay na yunit mula sa ilang mga molecule. Ang mga aggregates ay maaaring malayang ilipat sa bawat isa, na bumubuo ng isang gumagalaw na likido. Ngunit kapag bumababa ang temperatura, ang pag-order ay nagiging mas at higit pa, at ang mga aggregates ay lalong mas malaki. Sa wakas, ang yelo ay nabuo, na eksaktong isang nakaayos na istraktura na ipinapakita sa figure.

Paksa: Mga pangunahing klase ng mga inorganikong compound. Pag-uuri ng mga tulagay na sangkap

Plano sa panayam:

1. Pangunahing mga klase ng mga inorganikong compound.
2. Batayan. Mga katangian ng kemikal.
3. Oxides. Ang kanilang mga uri mga katangian ng kemikal.
4. Acids. Pag-uuri at kanilang mga kemikal na katangian.
5. Asin. Pag-uuri at kanilang mga kemikal na katangian.

Simpleng sangkap.. Ang mga molecule ay binubuo ng mga atomo ng isang species (atoms ng isang elemento). Sa mga reaksiyong kemikal ay hindi maaaring makita ang pagbuo ng iba pang mga sangkap.

Sopistikadong sangkap. (o mga kemikal na compound). Ang mga molecule ay binubuo ng mga atom ng iba't ibang uri (atoms ng iba't ibang mga elemento ng kemikal). Ang mga reaksiyong kemikal ay mabulok sa pagbuo ng maraming iba pang mga sangkap.

Walang matalim na hangganan sa pagitan ng mga metal at di-riles, dahil Mayroong simpleng sangkap.Nagpapakita ng dual properties.