Водородная связь против ковалентной связи
Химические связи удерживают атомы и молекулы вместе. Связи играют важную роль в определении химического и физического поведения молекул и атомов. По предположению американского химика Г. Н. Льюиса, атомы стабильны, когда они содержат восемь электронов в своей валентной оболочке. Большинство атомов имеют менее восьми электронов в своих валентных оболочках (за исключением благородных газов в 18-й группе периодической таблицы); следовательно, они нестабильны. Эти атомы имеют тенденцию реагировать друг с другом, чтобы стать стабильными. Таким образом, каждый атом может достичь электронной конфигурации благородного газа. Ковалентная связь - это одна из таких химических связей, которая соединяет атомы в химических соединениях. Водородные связи - это межмолекулярное притяжение между молекулами.
Водородные облигации
Когда водород присоединяется к электроотрицательному атому, такому как фтор, кислород или азот, возникает полярная связь. Из-за электроотрицательности электроны в связи будут больше притягиваться к электроотрицательному атому, чем к атому водорода. Следовательно, атом водорода получит частичный положительный заряд, тогда как более электроотрицательный атом получит частичный отрицательный заряд. Когда две молекулы с таким разделением зарядов находятся рядом, между водородом и отрицательно заряженным атомом возникает сила притяжения. Это притяжение известно как водородная связь. Водородные связи относительно прочнее, чем другие дипольные взаимодействия, и они определяют молекулярное поведение. Например, молекулы воды имеют межмолекулярные водородные связи. Одна молекула воды может образовать четыре водородные связи с другой молекулой воды. Поскольку кислород имеет две неподеленные пары, он может образовывать две водородные связи с положительно заряженным водородом. Тогда две молекулы воды можно назвать димером. Каждая молекула воды может связываться с четырьмя другими молекулами благодаря способности связываться водородом. Это приводит к более высокой температуре кипения воды, даже если молекула воды имеет низкую молекулярную массу. Следовательно, энергия, необходимая для разрыва водородных связей при их переходе в газовую фазу, велика. Далее водородные связи определяют кристаллическую структуру льда. Уникальное устройство ледяной решетки помогает ему плавать на воде, тем самым защищая водную флору и фауну в зимний период. Помимо этого, водородные связи играют жизненно важную роль в биологических системах. Трехмерная структура белков и ДНК основана исключительно на водородных связях. Водородные связи могут быть разрушены нагреванием и механическими воздействиями.
Ковалентные связи
Когда два атома с одинаковой или очень низкой разницей в электроотрицательности реагируют вместе, они образуют ковалентную связь, разделяя электроны. Оба атома могут получить электронную конфигурацию благородного газа, разделив таким образом электроны. Молекула – продукт образования ковалентных связей между атомами. Например, когда одни и те же атомы соединяются в такие молекулы, как Cl2, H2 или P4, каждый атом связан с другим ковалентной связью. Молекула метана (CH4) также имеет ковалентные связи между атомами углерода и водорода. Метан является примером молекулы, имеющей ковалентные связи между атомами с очень низкой разницей в электроотрицательности.
В чем разница между водородной и ковалентной связью?
• Между атомами образуются ковалентные связи, образующие молекулу. Между молекулами можно увидеть водородные связи.
• Атом водорода должен быть там, чтобы иметь водородную связь. Ковалентные связи могут возникать между любыми двумя атомами.
• Ковалентные связи прочнее водородных.
• При ковалентной связи электроны распределяются между двумя атомами, но при водородной связи такого обмена не происходит; скорее происходит электростатическое взаимодействие между положительным зарядом и отрицательным зарядом.
