Вопрос, страница 47 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 5. Химическая связь. Виды химической связи. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - страница 47.

Условие.

Какая связь называется водородной? В каких случаях она образуется?

Решение.

Решение 2.

Какая связь называется водородной?

Водородная связь — это вид межмолекулярного или внутримолекулярного взаимодействия, которое значительно сильнее обычных ван-дер-ваальсовых взаимодействий, но слабее ковалентных и ионных связей. Она имеет преимущественно электростатическую природу.

Эта связь возникает между положительно поляризованным атомом водорода (H$^{\delta+}$) одной молекулы (или одной части молекулы) и отрицательно поляризованным атомом другого элемента с высокой электроотрицательностью (A$^{\delta-}$) другой молекулы (или другой части той же молекулы). Атом водорода, участвующий в образовании водородной связи, должен быть ковалентно связан с другим высокоэлектроотрицательным атомом (D). Такая система обозначается как D—H···A, где D — атом-донор протона, а A — атом-акцептор протона, имеющий неподеленную электронную пару.

Энергия водородной связи обычно составляет 10–40 кДж/моль, в то время как энергия ковалентных связей — сотни кДж/моль. Несмотря на относительную слабость, водородные связи оказывают огромное влияние на физические свойства веществ (температуры кипения и плавления, растворимость) и на структуру биологических макромолекул, таких как белки и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК).

Ответ: Водородная связь — это электростатическое притяжение между атомом водорода, ковалентно связанным с сильноэлектроотрицательным атомом (донором), и другим соседним сильноэлектроотрицательным атомом (акцептором), имеющим неподеленную электронную пару.

В каких случаях она образуется?

Водородная связь образуется при выполнении двух основных условий:

1. В молекуле должен присутствовать атом водорода, соединенный ковалентной полярной связью с очень электроотрицательным элементом. Наиболее типичными и сильными водородные связи получаются, когда водород связан с атомами фтора (F), кислорода (O) или азота (N). Из-за большой разницы в электроотрицательности связь D–H (где D = F, O, N) сильно поляризована, и на атоме водорода возникает значительный частичный положительный заряд (H$^{\delta+}$).
2. Поблизости должна находиться другая молекула (или другая часть той же молекулы), содержащая электроотрицательный атом (чаще всего F, O или N) с неподеленной парой электронов. Этот атом выступает в роли акцептора и притягивает к себе положительно заряженный атом водорода.

Примеры веществ, между молекулами которых образуются водородные связи:

• Вода ($H_2O$): атом водорода одной молекулы притягивается к атому кислорода другой молекулы. Это объясняет ее аномально высокую температуру кипения.
• Аммиак ($NH_3$): атом водорода одной молекулы притягивается к атому азота другой.
• Плавиковая кислота ($HF$): атом водорода одной молекулы притягивается к атому фтора другой.
• Спирты ($R-OH$) и карбоновые кислоты ($R-COOH$): наличие гидроксильной группы -OH приводит к образованию прочных водородных связей.
• Белки и нуклеиновые кислоты: водородные связи между группами C=O и N-H стабилизируют вторичную структуру белков (α-спирали, β-складчатые листы), а также соединяют комплементарные основания в двойной спирали ДНК.

Водородные связи могут быть как межмолекулярными (между разными молекулами), так и внутримолекулярными (в пределах одной большой молекулы, например, в салициловой кислоте или белках).

Ответ: Водородная связь образуется, когда атом водорода находится между двумя сильноэлектроотрицательными атомами (как правило, F, O, N), будучи с одним из них связан ковалентно, а с другим — электростатически. Это происходит в таких веществах, как вода, спирты, аммиак, плавиковая кислота, а также в биологических макромолекулах.