Jika Anda melihat kronologi studi dalam ilmu kimia tentang kemampuan atom dari berbagai unsur untuk berinteraksi satu sama lain, kita dapat membedakannya pada pertengahan abad ke-19. Pada saat itu, para ilmuwan menarik perhatian pada fakta bahwa senyawa hidrogen oksigen, fluor, nitrogen dicirikan oleh sekelompok sifat yang dapat disebut anomali.
Ini adalah, pertama-tama, titik leleh dan titik didih yang sangat tinggi, misalnya, untuk air atau hidrogen fluorida, yang lebih tinggi daripada senyawa serupa lainnya. Saat ini, sudah diketahui bahwa ciri-ciri zat ini ditentukan oleh sifat atom hidrogen untuk membentuk jenis ikatan yang tidak biasa dengan atom unsur yang memiliki indeks keelektronegatifan tinggi. Mereka menyebutnya hidrogen. Sifat-sifat ikatan, spesifikasi pembentukannya, dan contoh senyawa yang mengandungnya adalah poin utama yang akan kita fokuskan dalam artikel kita.
Alasan koneksi
Aksi gaya tarik-menarik elektrostatik adalahdasar fisik untuk munculnya sebagian besar jenis ikatan kimia. Jenis ikatan kimia yang muncul karena interaksi inti atom yang bermuatan berlawanan dari satu elemen dan elektron dari yang lain sudah dikenal. Ini adalah ikatan kovalen non-polar dan polar, karakteristik senyawa sederhana dan kompleks dari unsur non-logam.
Misalnya, antara atom fluor, yang memiliki keelektronegatifan tertinggi, dan partikel hidrogen yang elektroneutral, awan satu elektron yang awalnya hanya dimiliki oleh atom H, terjadi pergeseran kerapatan muatan negatif. Sekarang atom hidrogen itu sendiri dapat disebut sebagai proton. Apa yang terjadi selanjutnya?
Interaksi elektrostatik
Awan elektron atom hidrogen hampir seluruhnya bergerak menuju partikel fluor, dan ia memperoleh muatan negatif berlebih. Antara telanjang, yaitu, tanpa kepadatan negatif, atom hidrogen - proton, dan ion F- dari molekul hidrogen fluorida tetangga, gaya tarik elektrostatik dimanifestasikan. Ini mengarah pada munculnya ikatan hidrogen antarmolekul. Karena kemunculannya, beberapa molekul HF dapat membentuk asosiasi yang stabil sekaligus.
Syarat utama untuk pembentukan ikatan hidrogen adalah adanya atom unsur kimia dengan elektronegativitas tinggi dan proton hidrogen berinteraksi dengannya. Jenis interaksi ini paling menonjol dalam senyawa oksigen dan fluor (air, hidrogen fluorida), lebih sedikit pada zat yang mengandung nitrogen, seperti amonia, dan bahkan lebih sedikit pada senyawa belerang dan klorin. Contoh ikatan hidrogen yang terbentuk antar molekul juga dapat ditemukan pada zat organik.
Jadi, dalam alkohol antara atom oksigen dan hidrogen dari gugus hidroksil fungsional, gaya tarik elektrostatik juga muncul. Oleh karena itu, perwakilan pertama dari deret homolog - metanol dan etil alkohol - adalah cairan, bukan gas, seperti zat lain dengan komposisi dan berat molekul ini.
Karakteristik energi komunikasi
Mari kita bandingkan intensitas energi ikatan kovalen (40–100 kkal/mol) dan hidrogen. Contoh di bawah mengkonfirmasi pernyataan berikut: jenis hidrogen hanya mengandung energi 2 kkal/mol (antara dimer amonia) hingga 10 kkal/mol dalam senyawa fluor. Tapi ternyata cukup bagi partikel dari beberapa zat untuk dapat mengikat menjadi asosiasi: dimer, tetra - dan polimer - kelompok yang terdiri dari banyak molekul.
Mereka tidak hanya dalam fase cair dari senyawa, tetapi dapat dipertahankan tanpa hancur, ketika berpindah ke keadaan gas. Oleh karena itu, ikatan hidrogen, yang mengikat molekul dalam kelompok, menyebabkan titik didih dan titik leleh amonia, air, atau hidrogen fluorida yang tidak normal.
Bagaimana molekul air berasosiasi
Zat anorganik dan organik memiliki beberapa jenis ikatan kimia. Ikatan kimia yang timbul dalam proses asosiasi partikel polar satu sama lain, dan disebut hidrogen antarmolekul, dapat secara radikal mengubah sifat fisikokimia.karakteristik koneksi. Mari kita buktikan pernyataan ini dengan mempertimbangkan sifat-sifat air. Molekul H2O memiliki bentuk dipol - partikel yang kutubnya membawa muatan berlawanan.
Molekul tetangga tertarik satu sama lain oleh proton hidrogen bermuatan positif dan muatan negatif atom oksigen. Sebagai hasil dari proses ini, kompleks molekuler terbentuk - asosiasi, yang mengarah pada munculnya titik didih dan titik leleh yang sangat tinggi, kapasitas panas yang tinggi, dan konduktivitas termal senyawa.
Sifat unik air
Keberadaan ikatan hidrogen antara partikel H2O bertanggung jawab atas banyak sifat vitalnya. Air menyediakan reaksi metabolisme yang paling penting - hidrolisis karbohidrat, protein dan lemak yang terjadi di dalam sel - dan merupakan pelarut. Air seperti itu, yang merupakan bagian dari sitoplasma atau cairan antar sel, disebut bebas. Berkat ikatan hidrogen antar molekul, ia membentuk cangkang hidrasi di sekitar protein dan glikoprotein, yang mencegah lengketnya makromolekul polimer.
Dalam hal ini, air disebut terstruktur. Contoh yang telah kami berikan tentang ikatan hidrogen yang terjadi antara partikel H2O membuktikan peran utamanya dalam pembentukan sifat fisik dan kimia dasar zat organik - protein dan polisakarida, dalam proses asimilasi dan disimilasi yang terjadi dalam sistem organisme hidup, serta dalam memastikan keseimbangan termal mereka.
ikatan hidrogen intramolekul
Asam salisilat adalah salah satu obat yang terkenal dan telah lama digunakan dengan efek antiinflamasi, penyembuhan luka, dan antimikroba. Asam itu sendiri, turunan bromo dari fenol, senyawa kompleks organik mampu membentuk ikatan hidrogen intramolekul. Contoh di bawah ini menunjukkan mekanisme pembentukannya. Jadi, dalam konfigurasi spasial molekul asam salisilat, pendekatan atom oksigen dari gugus karbonil dan proton hidrogen dari radikal hidroksil dimungkinkan.
Karena elektronegativitas atom oksigen yang lebih besar, elektron partikel hidrogen hampir sepenuhnya berada di bawah pengaruh inti oksigen. Ikatan hidrogen terjadi di dalam molekul asam salisilat, yang meningkatkan keasaman larutan karena peningkatan konsentrasi ion hidrogen di dalamnya.
Secara ringkas, kita dapat mengatakan bahwa jenis interaksi antara atom ini terwujud jika kelompok donor (partikel yang menyumbangkan elektron) dan atom akseptor yang menerimanya adalah bagian dari molekul yang sama.
