Водородные связи

Водородные связи можно моделировать, используя упрощённую электростатическую модель точечных зарядов молекулы воды.

Водородная связь воды, показанная на рис. 3a, обуславливается притяжением положительного полюса одной молекулы к отрицательному полюсу соседней молекулы воды. Во льду и в гидрате только один водород (или протон) находится между двумя атомами кислорода с расстоянием между ядрами кислорода порядка . Средний угол во льду и в гидратах отклоняется только на несколько градусов от угла в тетраэдре (109.5⁰).

Посредством этих водородных связей каждая молекула воды присоединена к четырём другим, отдавая две и принимая две водородные связи, как иллюстрирует рис. 3b. Каждый протон молекулы присоединяется к отрицательному полюсу соседней молекулы. Также, два отрицательных полюса первой молекулы присоединяются к положительным полюсам двух других молекул воды. Четыре соседних молекулы выстраиваются в виде тетраэдра вокруг центральной молекулы.

Энергия, необходимая для того, чтобы разорвать водородную связь (около 5 ккал/моль) более чем на порядок величины больше типичной Ван дер Ваальсовой связи (около 0.3 ккал/моль), как, например, связи, которая обеспечила бы притяжение двух неполярных молекул во флюиде. С другой стороны, энергия водородной связи не настолько велика как ковалентная химическая связь (102 ккал/моль), как, например, связь, которая существует между водородом и кислородом в молекуле воды.

Рис. 3. Водородное связывание (водородные связи заштрихованы) (a) между двумя молекулами, и (b) между четырьмя молекулами.

Дата добавления: 2014-12-17