Меню

Химики обнаружили новую связь - смесь водородной и ковалентной

– А ваша водородная связь, не совсем и водородная! – ехидно утверждают американские химики из Университета Чикаго.

Начнём с шокирующего для многих открытия – в молекуле водорода водородных связей нет. Там хорошо знакомая всем тем, кто не прогуливал химию в школе, ковалентная связь. А водородная связь обычно рассматривается, как слабое электрическое притяжение между молекулами. То есть это дополнительная связь между этими молекулами.

Ученые обнаружили новый вид химической связи

Водородная связь встречается в самых разных веществах и играет важную роль в химических и биологических системах, а также отвечает за их некоторые необычные свойства. Например, водородные связи есть в воде. Без водородных связей вода при комнатной температуре была бы газом, а не жидкостью. При этом водородные связи между молекулами воды гораздо слабее, чем ковалентные связи между атомами водорода и кислорода в самой молекуле воды.

Открытие сделано после того, как химики из Чикаго промониторили растворённые в воде группы атомов, называемые ионами бифторида. Они состоят из одного атома водорода, зажатого между парой атомов фтора F-H-F. Согласно общепринятому мнению, атом водорода связан с одним фтором ковалентной связью, а с другим фтором водородной связью.

Исследователи использовали инфракрасный свет, чтобы заставить ионы бифторида колебаться. Затем они измерили реакцию атомов водорода, выявив ряд энергетических уровней, на которых колеблются эти атомы. Для типичной водородной связи расстояние между этими энергетическими уровнями будет уменьшаться по мере того, как атом поднимается выше по этой энергетической лестнице. Но вместо этого исследователи обнаружили, что интервал между энергетическими уровнями увеличился. Такое поведение указывало на то, что атом водорода был разделен между двумя атомами фтора в равной степени, а не был тесно связан с одним атомом фтора ковалентной связью и более слабо связан с другим типичной водородной связью. При таком положении водорода разница между ковлентной и водородной связью стирается и теряет смысл.

Компьютерные расчеты показали, что это поведение зависит от расстояния между двумя атомами фтора. По мере того, как атомы фтора приближаются друг к другу, сжимая водород между собой, обычная водородная связь становится всё сильнее, пока все три атома не начнут обмениваться электронами, как в ковалентной связи, образуя единую связь, которую исследователи называют опосредованной водородной химической связью. Но для более удаленных друг от друга атомов фтора все ещё применимо обычное описание связи с чётким разделением на ковалентные и водородные связи.

Так что если имели дело смежмолекулярной и внутримолекулярной водородной связью, то теперь нужно разбирать и ещё одну – опосредованную водородную связь, которую нельзя описать ни как чистую водородную, ни как чистую ковалентную связь, так как это гибрид этих двух связей.

Добавил:Александр Войтенко Дата:2021-01-20 Раздел:Новости