Chemia14

W nnjproslszych 11 khiclach siły międzyeząslee/l n\\< I n /.i dwie jedna kowe eząsleczki w lak zwany dimer. W hard/.ie| do/onych przypadkac h wiele cząsteczek łączy się w asocjat homocząsleezkowy (zbudowany z la kich samych cząsteczek) lub heterocząsteczkowy (zbudowany z różnych cząsteczek). Za każdym razem asocjacja za pomocą oddziaływań mu, dzycząsteczkowych powoduje zmianę znacznej części właściwości fizyc/ nych, a niekiedy także pewnych właściwości chemicznych substancji. Na przykład gdyby cząsteczki wody nie oddziaływały na siebie dużymi siłami międzycząsteczkowymi, których naturę wyjaśnimy dalej, to ze względu na swoją niewielką masę powinny one w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem tworzyć fazę gazową. Fakt, że woda jest ciec/:i zawdzięczamy właśnie oddziaływaniom międzycząsteczowym. Możn.i więc powiedzieć, że siły te są odpowiedzialne za istnienie życia na Ziemi Podstawowym rodzajem oddziaływań międzycząsteczkowych są od działywania dipol-dipol, wiązania wodorowe oraz - znacznie słabsze od obu poprzednich - siły van der Waalsa.

5.6.1. Oddziaływania dipol-dipol

Czynnikiem odgrywającym największą rolę w pojawianiu się sił mię dzycząsteczkowych jest polarność cząsteczek. Jeśli cząsteczki mają du/c momenty dipolowe, czyli są polarne, to ładunki cząstkowe istnicjao w cząsteczce nie pozwalają jej ustawić się dowolnie w przestrzeni wypel nionej przez inne cząsteczki polarne. Dlatego cząsteczka polarna usla wia się tak, by jej biegun dodatni znalazł się w sąsiedztwie bieguna ujem nego innej cząsteczki. I odwrotnie - biegun ujemny danej cząsteczki zbliża się do bieguna dodatniego cząsteczki sąsiedniej. W ten sposób podczas krzepnięcia cieczy zbudowanej z cząsteczek polarnych następu je tworzenie uporządkowanej struktury krystalicznej.

Odil/iiilywania dipol dipol wy \li,i|Hi|;i pomiędzy c/.p.loc/ka im |iiil;imyiiii l polognp) liii pi/yciilljanlu się iń/nolmlonnych hlmiiiiiów

,'ll

Ryc. 5.48. Schemat oddziaływań dipol-dipol

Oddziaływania dipol-dipol to rodzaj sił, jakie mogą zaistnieć po między jednakowymi lub różnymi cząsteczkami związków chemicy, nych. Oddziaływanie dipol-dipol jest elektrostatycznym przyciąganiem się przeciwnie naładowanych biegunów cząsteczek. Fnergia oddziaływa nia dwóch dipoli jest zależna od wielkości momcnlii dipolowego e/ąslc czek, ich wielkości i kszlallu. Przykładem cząslec/ck, l.lnu oddziahipi na siebie silami dipol dipol, są cząsteczki I lenku si.u U i (IV)

(i i

S

"o

8-r\^ ' ^A (ó 8-Wk V/

B.6.2. Wiązanie wodorowe

Wiązanie wodorowe powstaje pomiędzy⁷ odrębnymi cząsteczkami. Pole-im i >no po części na wyjątkowo silnym oddziaływaniu dipol-dipol, po części i na oddziaływaniu między chmurami elektronowymi. Jedna z cząste-■ k tworzących wiązanie wodorowe musi zawierać atom wodoru obdarzony cząstkowym ładunkiem dodatnim, a druga - silnie elektroujemny atom iiujący wolną parę elektronową i niewielki promień atomu (najczęściej ll< u, azot lub fluor). Cząsteczki te mogą być cząsteczkami tego samego lub n nych związków. Atom wodoru jednej cząsteczki oddziałuje z parą elek-limiową silnie elektroujemnego atomu innej cząsteczki. Do najlepiej po-n.mych wiązań wodorowych należą oddziaływania w wodzie.

Wiązanie wodo rowe polega na oddziaływaniu dipol-dipol ora/ nakładaniu sly chmur elektro nowych atomu I wodoru jedno) cząsteczki i sil nie elektroujem nego atomu in nej cząsteczki

oi

H

H—Ó|

H

H —Ol I-I

H —

wiązania

wodorowe

Wiązanie wodorowe jest znacznie słabsze i dłuższe niż znane nam już \\ lą/.anie kowalencyjne.

W cząsteczkach o znaczeniu biochemicznym bardzo ważną rolę pełni;) wiązania wodorowe typu;

O....................H—O

N....................H—N

O....................H—N

N....................I-I—O

Ponieważ e Ir Klinuje inność tlenu i azotu jest różna, ładunki cząstkowe pojawiająca¹ '.u na .iloiiin wodoru leż. są różne, lak więc wiązanie wodo rowe uio/i Iw illnu i ¹ lub słabsze, zależnie od lego, między jakimi e/ąslee/kmm po l ip