Химиялық байланыс және зат қҰрылысы тақырыбына әдеби шолу
Молекулааралық әрекеттесу және сутектік байланыс
жүктеу/скачать 1,69 Mb.
|
| Молекулааралық әрекеттесу және сутектік байланыс
Заттың газ түрінен конденсирленген (қатты немесе сұйық) күйіне ауысуы молекулааралық әлекеттесу күшінің болуымен түсіндіріледі, ол жаңа байланыстардың түзілуімен қатар жүрмейді. 1873жылы Голландия ғалымы И.Ван-дер-Ваальс молекулалар арасындағы тартылу күші болады және ол күштер әсерінен молекулалар өзара әрекеттесуі мүмкін дегендей ойды ұсынады. Бұл күштерді Ван-дер-Ваальс күштері деп те атайды. Арасы қашық-таған сайын бұл күштер әлсірей береді,бұл молекулалары бірінен бірі алыстау орналасып, ретсіз де еркін қозғалыста болатын газ түріндегі заттарда нақтылы байқалады. Сұйықтардағы молекулалардың арақашықтығы, газдармен саластырғанда біршама қысқа (жақын), бұған сәйкестікте молекулааралық күштер үлкен дәрежеде байқалады. Қатты заттардағы әрбір атом кеңістікте белгілі бір орында бекітілген, олардың арасы мүлдем өзгермейдіғ атомдар өзінің тепе-теңдіктегі центрінің айналасында тербелісті қозғалыста болады да, Ван-дер-Ваальстік күштің мәні ең жоғары болады. Молекулааралық күштерде электростатикалық сипат болады және оларда қанығушылық қасиет болмайды. Олар молекула ішіндік химиялық байланыстан едәуір әлсіздеу келеді. Көптеген жағдайларда молекулааралық байланыстар кәдімгі химиялық байланыстардан әлсіздеу болғандықтан, молекулалық кристалдар төменгі теппературада балқиды да, ұшуға бейім келеді. Балқу және қайнау температурасы ауыр элементтерге ауысқай сайын жоғарылай түседі. Вандерваальстік күштер құрамына үш құрастырушы енеді: Қосүйек-қосүйекті (диполь-дипольдік) әрекеттесу; Индукциялық әрекеттесу; Дисперциялық әрекеттесу. Диполь-дипольдік әрекеттесу. Полярлы молекулалар жақындағанда бір дипольдің оң жағы басқа дипольдің теріс жағына бағытталатындай болып орналасады (Кесте 8). Дипольдер арасында туындайтын әрекеттесулерді диполь-дипольдік немесе бағытталушы деп атайды [15]. Кесте 8 Молекулааралық әрекеттесу типтері
Индукциялық әрекеттесу. Дипольдер полярлі емес молекулаларға әсер ете алады, осы тұста оларды индукцияланған (бұрыла бағытталған) дипольге айналдырады. Тұрақты және бұрфыла бағытталған дипольдер арасында тартылу пайда болады (2-кестені қара). Индукциялық әрекеттесу энергиясы молекулалардың полярленуі (яғни молекулалардың электрлік өріс әсерінен диполь түзу қабілеттілігі) жоғарылаған сайын артады. индукциялық әрекеттесу энергиясы диполь-дипольдік әрекеттесу энергиясынан едәуір кіші. Дисперциялық әрекеттесу (Лондон эффектісі). Кез-келген молекулада электрлік тығыздылықтың өзгеруі пайда болады, нәтижеде лездік (өте тез, бір мезеттік) диполь пайда болып, ол өз кезегінде лезде көршілес молекулаларды индукциялайды. Сол лездік дипольдердің қозғаласы үйлесімді жүреді, олардың пайда болуы мен таралуы (ыдырауы) синхронды, яғни бірдей, бір мезетте іске асады. Лездік дипольдердің әрекеттесуі нәтижесінде жүйенің энергиясы төмендейді. Дисперциялық әрекеттесу энергиясы молекулалардың поляр-ленуіне тура пропорционалды да, бөлшектер центрінің арақашықтығына кері пропорционалды. Полюссіз молекулалар үшін дисперциялық әрекеттесу вандерваальстік күштің бірден-бір құраушысы болып қалады. Сутектік байланыс Сутектік байланыс табиғатта кең таралған және ол көптеген химиялық және биологиялық процестер үшін маңызды рөл атқарады. Сутектік байланысты тек молекуласындағы сутек атомы күшті электртерістілікті атомдармен (Ғ, О, СІ, N, S және т.б.) байланысқан зат қана түзе алады. Сутектік байланыс тек молекулааралық қана (әртүрлі молекулалар арасынды) болмай, ол бір молекуланың ішінде (бір молекула ішіндегі әртүрлі топтар арасында)бола алады. Сутек атомы полярлы молекулаларда (немесе топтарда) кереметтей қасиетке ие – ішкі электрондық қауызы жоқ және өте кіші өлшемде. Сондықтан, сутек атомы көрші теріс полюстенген атомның электрондық қауызы ішіне еніп кетуге қабілетті. Мысалы, құмырсқа қышқылындағы Н-О байланысты түзуші электрондар, электртерістіліктеу оттек атмына ығысқан. Сутек атомының ядросында (протонда) электрондық бұлт мүлдем қармайды, мұндайда осы сутек атомы ядросымен және теріс зарядталған қышқылдың көрші молекуласындағы оттек атомының арасында электростатикалық тартылу туындайды. Бұл сутектік ьайланыстың пайда болуына әкеледі. Бұл байланыстың түзілуіне сутек атомындағы «жартылай бос» 1s-орбиталімен және электртерістілікті атомның бөлінбеген электрон жұбының орбиталінің донорлы-акцепторлық әрекеттесуі белгілі бір дәрежеде үлес қосады. Сутектік байланыстың ( Сурет 16) түзілуін көрнекілеп, оны үш нүкте арқылы белгілей отырып көрсетуге болады: Сурет 16. Сутектік байланыс Сутектік байланыстың энергиясы (8-40кДж/моль) мен ұзындығы коваленттік байланыстың энергиясы мен ұзындықтарымен және вандерваальстік күштің арасындағы аралық мәнде болады. әйтсе де бұл энергия молекулалар арасындағы ассоциясия (бірігу) үшін жеткілікті екен. Молекулааралық сутектік байланыстардың түзілуі заттар қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі (айтарлықтай: тұтқырлықтың, диэлектрлік тұрақтының, балқу және қайнау температураларының өзгеруіне, балқу және бу түзу жылуының жоғарылауы). Мысалы: судың, фторсутектің және аммиактың қайнау және балқу температураларыаномальды жоғары. Көптеген қосылыстарда коваленті полярлы Н-О және Н-N байланыстар болады, сондықтан да сутектік бай-ланыстар тек суда ғана болып қоймастан, сан алуан кристалдық заттарда, полимерлерде, белокта, тірі организмде байқалады. Сутектік байланыс энергиясының жоғары мәнде болу салдарынан салыстымалық түрде жеңіл түзіліп, оңай ыдырап отырады. жүктеу/скачать 1,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|