Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.10: Атоми, ізотопи, іони та молекули - водневий зв'язок та сили Ван дер Ваальса

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5018

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Опишіть, як відбуваються водневі зв'язки та взаємодії ван дер Ваальса

    Іонні і ковалентні зв'язки між елементами вимагають енергії для розриву. Іонні зв'язки не такі міцні, як ковалентні, що визначає їх поведінку в біологічних системах. Однак не всі зв'язки є іонними або ковалентними зв'язками. Між молекулами можуть утворюватися і слабші зв'язки. Дві слабкі зв'язки, які часто трапляються, - це водневі зв'язки та взаємодії ван дер Ваальса.

    3D_model_hydrogen_bonds_in_water.svg
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Водневі зв'язки між молекулами води: Трохи негативна киснева сторона молекули води та трохи позитивна воднева сторона молекули води притягуються один до одного і утворюють водневий зв'язок. (Суспільне надбання;Магасюкур 2через Вікіпедію)

    водневе склеювання

    Водневі зв'язки забезпечують багато критичних, життєзберігаючих властивостей води, а також стабілізують структури білків і ДНК, будівельного блоку клітин. Коли полярні ковалентні зв'язки, що містять водень, водень у цьому зв'язку має трохи позитивний заряд, оскільки один електрон водню сильніше тягнеться до іншого елемента та подалі від водню. Оскільки водень трохи позитивний, він буде притягуватися до сусідніх негативних зарядів. Коли це відбувається, відбувається взаємодія між δ + водню з однієї молекули і δ — зарядом на більш електронегативних атомах іншої молекули, зазвичай кисню або азоту, або всередині тієї ж молекули. Така взаємодія називається водневим зв'язком. Цей тип зв'язку поширений і регулярно зустрічається між молекулами води. Окремі водневі зв'язки слабкі і легко руйнуються; однак вони зустрічаються у дуже великій кількості у воді та в органічних полімерах, створюючи велику силу в поєднанні. Водневі зв'язки також відповідають за зближення подвійної спіралі ДНК.

    Заявки на водневі зв'язки

    Водневі зв'язки відбуваються в неорганічних молекулах, таких як вода, і органічних молекулах, таких як ДНК і білки. Дві взаємодоповнюючі нитки ДНК утримуються водневими зв'язками між комплементарними нуклеотидами (A&T, C & G). Водневе з'єднання у воді сприяє її унікальним властивостям, серед яких висока температура кипіння (100° C) і поверхневий натяг.

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Краплі води на листку: водневі зв'язки, що утворюються між молекулами води в краплях води, сильніші, ніж інші міжмолекулярні сили між молекулами води та листом, сприяючи високому поверхневому натягу та різним краплям води.

    У біології внутрішньомолекулярний водневий зв'язок частково відповідає за вторинні, третинні та четвертинні структури білків і нуклеїнових кислот. Водневі зв'язки допомагають білкам і нуклеїнових кислотам формуватися і підтримувати специфічні форми.

    Взаємодія Ван дер Ваальса

    Як і водневі зв'язки, взаємодії ван дер Ваальса є слабкими атракціонами або взаємодією між молекулами. Атракціони Ван дер Ваальса можуть виникати між будь-якими двома або більше молекулами і залежать від незначних коливань щільності електронів, які не завжди симетричні навколо атома. Щоб ці пам'ятки відбулися, молекули повинні бути дуже близько один до одного. Ці зв'язки - поряд з іонними, ковалентними та водневими зв'язками - сприяють тривимірній структурі білків, необхідної для їх належного функціонування.

    Інтерактивний елемент

    Атракціон Ван дер Ваальса: Дослідіть, як пам'ятки та температура Ван дер Ваальса впливають на міжмолекулярні взаємодії.

    Ключові моменти

    • Водневі зв'язки забезпечують багато критичних, життєзберігаючих властивостей води, а також стабілізують структури білків і ДНК, будівельного блоку клітин.
    • Водневі зв'язки відбуваються в неорганічних молекулах, таких як вода, і органічних молекулах, таких як ДНК і білки.
    • Атракціони Ван дер Ваальса можуть виникати між будь-якими двома або більше молекулами і залежать від незначних коливань щільності електронів.
    • Хоча водневі зв'язки та взаємодії ван дер Ваальса слабкі окремо, вони сильні, об'єднані у величезній кількості.

    Ключові умови

    • взаємодія ван дер Ваальса: Слабка сила тяжіння між електрично нейтральними молекулами, які стикаються або проходять дуже близько один до одного. Сила ван дер Ваальса викликана тимчасовими притяганнями між багатими електронами областями однієї молекули та бідними електронами областями іншої.
    • електронегативність: Тенденція атома або молекули тягнути електрони до себе, утворювати диполі і, таким чином, утворювати зв'язки.
    • водневий зв'язок: Притягання між частково позитивно зарядженим атомом водню, прикріпленим до високоелектронегативного атома (наприклад, азоту, кисню або фтору) та іншим сусіднім електронегативним атомом.

    Внески та віднесення