ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ, вид хим. взаимодействия атомов в молекулах, отличающийся тем, что существенное участие в нём принимает атом водорода (Н), уже связанный ковалентной связью с др. атомом (А). Группа А-Н выступает донором протона
(акцептором электрона), а другая группа (или атом) В - донором электрона (акцептором протона). Иначе говоря, группа А-Н проявляет функцию кислоты, а группа В - основания.
Для обозначения В. с. употребляют, в отличие от обычной валентной чёрточки, пунктир, т. е. А-Н . . . В [в предельном случае симметричной В. с., напр, в бифториде калия, K+(F...Н...F)-, различие двух связей исчезает].
К образованию В. с. способны группы А-Н, где А - атомы О, N, F, Сl, Вr и в меньшей мере С и S. В качестве второго, электродонорного центра В могут выступать те же атомы О, N, S разнообразных функциональных групп, анионы F-, Сl- и др., в меньшей мере ароматич. кольца и кратные связи. Если А-Н и В принадлежат отдельным (разнородным или идентичным) молекулам, то В. с. называют межмолекулярной, а если они находятся в разных частях одной молекулы,- внутримолекулярной.
От общих для всех веществ ван-дерваальсовых сил взаимного притяжения молекул В. с. отличается направленностью и насыщаемостью, т. е. качествами обычных (валентных) хим. связей. В. с. не сводится, как ранее считали, к электростатич. притяжению полярных групп А-Н и В, а рассматривается как донорноакцепторная хим. связь. По своим энергиям, обычно 3-8 ккал/моль, В. с. занимает промежуточное положение между ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями (доли ккал/моль) и типичными хим. связями (десятки ккал/моль) (1 ккал = 4,19*103 Дж).
Наиболее распространены межмолекулярные В. с. Они приводят к ассоциации одинаковых или разнородных молекул в разнообразные агрегаты-комплексы с В. с., или Н-комплексы, к-рые при обычных условиях находятся в быстро устанавливающемся
равновесии. При этом возникают как бинарные комплексы (кислота - основание и циклич. димеры), так и большие образования (цепи, кольца, спирали, плоские и пространств, сетки связанных молекул). Наличием таких; В. с. обусловлены свойства различных растворов и жидкостей (в первую очередь, воды и водных растворов, ряда технич. полимеров-капрона, нейлона и т.д.), а также кристаллич. структура многих молекулярных кристаллов и кристаллогидратов неорганич. соединений, в т. ч., разумеется, и льда. Точно так же В. с. существенно определяет структуру белков, нуклеиновых кислот и других биологически важных соединений и поэтому играет важнейшую роль в химии всех жизненных процессов. Вследствие всеобщей распространённости В. с. её роль существенна и во многих др. областях химии и технологии (процессы перегонки, экстракции, адсорбции, хроматографии, кислотно-основные равновесия, катализ и т. д.).
Образование В. с., специфически изменяя свойства групп А-Н и В, отражается и на молекулярных свойствах; это обнаруживается, в частности, по колебательным спектрам и спектрам протонного магнитного резонанса. Поэтому спектроскопия, особенно
инфракрасная, является важнейшим методом изучения В. с. и зависящих от неё процессов.
Лит.: Пиментел Дж., МакКлеллан О., Водородная связь, пер. с англ., М., 1964; Водородная связь. Сб. ст., М., 1964; Pauling L., The chemical bond, N. Y., 1967. А. В. Иогансен.
По материалам БСЭ.
|