¿Cuáles son las condiciones necesarias para la formación de enlaces de hidrógeno?
1. Entre moléculas del mismo tipo
Tomemos ahora el HF como ejemplo para ilustrar la formación de enlaces de hidrógeno. En la molécula de HF, debido a la gran electronegatividad (4,0) de F, el par de electrones está fuertemente sesgado hacia el átomo de F, mientras que solo hay un electrón fuera del núcleo del átomo de H y su nube de electrones se desplaza hacia el átomo de F. , por lo que está casi en estado de protón. Este átomo de hidrógeno parcialmente cargado positivamente con un radio pequeño y sin electrones internos hace posible que el átomo de F con un par de electrones solitario y un átomo de F parcialmente cargado negativamente en otra molécula de HF cercana se acerquen lo suficiente a él, generando así atracción electrostática. Esta fuerza de atracción electrostática es el llamado enlace de hidrógeno.
2. Entre diferentes tipos de moléculas
No sólo pueden existir enlaces de hidrógeno entre moléculas del mismo tipo, sino también entre ciertos tipos diferentes de moléculas. Por ejemplo, entre NH3 y H2O.
3. Condiciones para la formación de enlaces de hidrógeno
⑴ Un átomo de hidrógeno que forma un enlace polar fuerte con el átomo altamente electronegativo A.
⑵ Átomos B (F, O, N) con menor radio, mayor electronegatividad, pares de electrones solitarios y carga negativa parcial.
La esencia del enlace de hidrógeno: la atracción electrostática entre los núcleo de hidrógeno en el enlace polar fuerte (A-H) y el átomo altamente electronegativo B que contiene un par de electrones solitario y lleva una carga negativa parcial.
⑶ Expresa la fórmula general del enlace de hidrógeno.
Si el enlace de hidrógeno se escribe como una fórmula general, se puede representar por X-H...Y①. En la fórmula, X e Y representan átomos no metálicos con gran electronegatividad y radio atómico pequeño, como F, O y N.
X e Y pueden ser dos elementos idénticos, o pueden ser dos elementos diferentes.
⑷ Comprensión de los enlaces de hidrógeno
Aunque los enlaces de hidrógeno son muy comunes y la investigación sobre ellos se va profundizando poco a poco, aún existen dos definiciones diferentes de los enlaces de hidrógeno.
El primer tipo llama enlace de hidrógeno a toda la estructura de X-H...Y, por lo que la longitud del enlace de hidrógeno se refiere a la distancia entre X e Y. Por ejemplo, la longitud del enlace de F-H. ..F es 255 p.m.
El segundo método llama a H...Y un enlace de hidrógeno, de modo que la distancia entre H...F de 163pm se considera la longitud del enlace del enlace de hidrógeno. Debemos prestar atención a esta diferencia al seleccionar datos de longitud de enlaces de hidrógeno.
Sin embargo, la comprensión de la energía del enlace de hidrógeno es consistente, ambas se refieren a la energía requerida para descomponer X-H...Y-H en HX y HY.
(5) Saturación y direccionalidad de los enlaces de hidrógeno
Los enlaces de hidrógeno se diferencian de la gravedad de van der Waals en que tienen saturación y direccionalidad. Dado que el átomo de hidrógeno es muy pequeño y los átomos A y B son relativamente grandes, el átomo de hidrógeno en A-H solo puede combinarse con un átomo de B para formar un enlace de hidrógeno. Al mismo tiempo, debido a la repulsión mutua entre iones negativos, es difícil que otro átomo B' altamente electronegativo se acerque al átomo de hidrógeno. Esta es la saturación de los enlaces de hidrógeno.
La direccionalidad de los enlaces de hidrógeno se debe a la interacción entre el momento dipolar eléctrico A-H y el elemento original B. Es más fuerte sólo cuando A-H---B están en la misma línea recta y al mismo tiempo. Mientras que los átomos B generalmente contienen pares de electrones no utilizados, dentro del alcance posible, la dirección del enlace de hidrógeno es consistente con el eje de simetría del par de electrones no utilizados. Esto puede hacer que la parte con la distribución de carga más negativa en B sea la más cercana al hidrógeno. átomo. Los enlaces de hidrógeno formados de esta manera son los más estables.