34035 Wodór (6)

WIĄZANIE WODORU

-ftr_

Chemia wodoru opiera się głównie na trzech elektronowych procesach:

1. Usunięcia elektronu walencyjnego. Elektron walencyjny ls może być usunięty dając jon H⁺ który jest jedynie protonem. Jego mały wymiar (r~l,5*10'¹⁵m) w odniesieniu do rozmiaru atomu wodoru (r~10¹⁰ m) i jego mały ładunek prowadzi do jedynej w swoim rodzaju zdolności do deformacji chmury elektronowej otagaiacych oo atomów - z tego powodu proton nigdy nie istnieje w takiej swobodnej formie (poza sytuacją, gdy w formie gazowej tworzy strumień jonów) w fazie skondensowanej jest on zawsze asocjowany z innymi atomami lub cząsteczkami.

Wykłady - Bod Kasientttejn

*-

2. Przyłączenia elektronu. Atom wodoru może przyłączyć jeden elektron uzyskując strukturę ls² tzn. He z wytworzeniem jonu wodorkowego H\ Jon taki istnieje zasadniczo jedynie w wodorkach typu soli powstałych z elektrododatnich metali.

3. Tworzenie wiązania poprzez parę elektronową. Większość związków tworzy wodór z wytworzeniem pary elektronowej. Niezliczona rzesza połączeń z węglem, większość pierwiastków o mniej metalicznym charakterze tworzy również takie pochodne.

Wykłady - Ptotr Kirezensztejn

Unikatowe wiążące właściwości

Natura protonu i nieobecność jakiegokolwiek zasłaniania ładunku jądra poprzez powłoki elektronowe pozwalają na inne formy chemicznej aktywności, które są zarówno unikatowe dla wodoru lub częściowo go charakteryzujące. Poniżej przedstawione są trzy przykłady:

1.    tworzenie się licznej grupy związków, bardzo często niestechiometrycznych z pierwiastkami metalicznymi. One również nazywane są wodorkami, ale nie mogą być traktowane jak wodorki o charakterze soli.

2.    tworzenie się wiązań typu mostku wodorowego w elektrono-deficytowych połączeniach (np. borany) czy kompleksach metali przejściowych

WyMfldy - PWf KrSKTOfleJn

-fc-

3. wiązanie wodorowe. To wiązanie ważne jest nie tylko dlatego, że jest podstawą dla zrozumienia całej chemii wodoru ale ł dlatego, że jest najbardziej studiowanym przykładem międzycząsteczkowego przyciągania. Wiązania wodorowe dominują w wodzie, w chemii roztworów wodnych, hydroksylowych rozpuszczalnikach, i generalnie w indywiduach zawierających ugrupowania -OH, mają również kluczowe znaczenie w układach biologicznych, są odpowiedzialne inter aiia za wiązanie polipeptydowych łańcuchów w proteinach i par zasadowych w kwasach nukleinowych.

Wykłady - Piotr łOrswnsztejn

Koncepcja wiązania wodorowego

Huggins; Latimer i Rodebush -Berkeley University 1920.

Określenie to zostało przypisane relatywnie siabym wtórnym oddziaływaniom pomiędzy atomem wodoru związanym z eiektroujemnym atomem a innym atomem, który jest też generalnie eiektroujemny i ma jedną lub więcej wolnych par elektronowych mogących oddziaływać jak zasada.

Stąd też możemy mówić o donorze protonu XH i akceptorze protonu Y a stąd przedstawić w formie uogólnionej wiązanie wodorowe jako:

8- 8*

X—H—Y

wyMa<v - Boe t&fsjansaełn

Wykłady - Piotr Kirszensztejn

Tego rodzaju oddziaływania są najsilniejsze, kiedy zarówno

X i Y są pierwiastkami pierwszego okresu

•    głównymi donorami protonu są N-H; O-H, F-H

•    najbardziej spotykanymi wiązaniami wodorowymi są O—H—O i N—H—O. Można przypuszczać, że wiązanie H zachodzi w kierunku wolnej pary elektronowej co było potwierdzone w badaniach ugrupowania NH—0=C występującego w wielu strukturach.

•Oczywiście jak zawsze nie jest to zawsze regułą, ale można powiedzieć, że wiązanie wodorowe preferuje liniowość lub prawie liniowość.

•    Kierunkowość wolnej pary elektronowej jest bardzie wyraźna w związkach organicznych sp² niż sp³ z wolną parą elektronową.

Wykłady - PWr Kraensztejn

7