Внутримолекулярная сила

Внутримолекулярная сила (или первичные силы) — это любая сила , которая связывает вместе атомы , составляющие молекулу или соединение, не путать с межмолекулярными силами , которые представляют собой силы, существующие между молекулами. ^[1] Тонкая разница в названии происходит от латинских корней английского языка, где «интер» означает «между» или «среди» , а «интра» означает «внутри» . ^[2] Химические связи считаются внутримолекулярными силами, которые часто сильнее, чем межмолекулярные силы, существующие между несвязывающими атомами или молекулами.

Типы

Классическая модель выделяет три основных типа химических связей — ионные, ковалентные и металлические, различающиеся степенью разделения зарядов между участвующими атомами. ^[3] Характеристики образующейся связи можно предсказать по свойствам составляющих атомов, а именно по электроотрицательности. Они различаются по величине энтальпии связи , меры прочности связи, и, таким образом, по-разному влияют на физические и химические свойства соединений. % ионного характера прямо пропорционален разнице электроотрицательности связанного атома. ^{[ нужны разъяснения ]}

Ионная связь

Ионную связь можно аппроксимировать как полный перенос одного или нескольких валентных электронов атомов, участвующих в образовании связи, в результате чего положительный ион и отрицательный ион связываются вместе электростатическими силами. ^[4] Электроны в ионной связи, как правило, в основном располагаются вокруг одного из двух составляющих атомов из-за большой разницы электроотрицательности между двумя атомами, обычно более 1,9 (большая разница в электроотрицательности приводит к более прочной связи); это часто описывается как один атом, отдающий электроны другому. ^[5] Этот тип связи обычно образуется между металлом и неметаллом , например, натрием и хлором в NaCl . Натрий отдаст электрон хлору, образуя положительно заряженный ион натрия и отрицательно заряженный ион хлорида.

Ковалентная связь

В истинной ковалентной связи электроны распределяются поровну между двумя атомами связи; разделение зарядов незначительно или отсутствует. Ковалентные связи обычно образуются между двумя неметаллами. Существует несколько типов ковалентных связей: в полярных ковалентных связях электроны с большей вероятностью находятся вокруг одного из двух атомов, тогда как в неполярных ковалентных связях электроны распределяются поровну. Гомоядерные двухатомные молекулы чисто ковалентны. Полярность ковалентной связи определяется электроотрицательностью каждого атома, и, таким образом, полярная ковалентная связь имеет дипольный момент, направленный от частично положительного конца к частично отрицательному концу. ^[6] Полярные ковалентные связи представляют собой промежуточный тип, в котором электроны не передаются ни полностью от одного атома к другому, ни распределяются равномерно.

Металлическая связь

Металлические связи обычно образуются внутри чистого металла или металлического сплава . Металлические электроны обычно делокализованы ; образуется большое количество свободных электронов В результате вокруг положительных ядер , иногда называемое электронным морем.

Формирование облигаций

Сравнение длин связей между углеродом и кислородом в двойной и тройной связи.

Связи образуются атомами так, что они способны достичь более низкого энергетического состояния. Свободные атомы будут иметь больше энергии, чем связанный атом. Это связано с тем, что во время образования связи выделяется некоторая энергия, что позволяет всей системе достичь более низкого энергетического состояния. Длина связи, или минимальное разделяющее расстояние между двумя атомами, участвующими в образовании связи, определяется их силами отталкивания и притяжения в межъядерном направлении. ^[3] По мере того как два атома приближаются все ближе и ближе, положительно заряженные ядра отталкиваются, создавая силу, которая пытается раздвинуть атомы. По мере того, как два атома отдаляются друг от друга, силы притяжения пытаются сблизить их. Таким образом достигается равновесная длина связи, которая является хорошим показателем стабильности связи.

Биохимия

Внутримолекулярные силы чрезвычайно важны в области биохимии, где они действуют на самых базовых уровнях биологических структур. Внутримолекулярные силы, такие как дисульфидные связи, придают белкам и ДНК их структуру. Белки получают свою структуру благодаря внутримолекулярным силам, которые формируют их и удерживают вместе. Основным источником структуры этих молекул является взаимодействие аминокислотных остатков, составляющих основу белков. ^[7] Взаимодействия между остатками одних и тех же белков формируют вторичную структуру белка, позволяя образовывать бета-листы и альфа-спирали , которые являются важными структурами для белков, а в случае альфа-спиралей - для ДНК.

См. также

Ссылки

^ Зумдал, Стивен С.; Зумдал, Сьюзен А. (2007). Химия (7-е изд.). Бостон: Хоутон Миффлин. ISBN 978-0618713707 . OCLC 85824942 .
^ «Интер против Интры» . www.grammar.com . Проверено 26 апреля 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Окстоби, Дэвид В.; Джиллс, HP; Кэмпион, Алан (2012). Основы современной химии (7-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Обучение Брукса/Коула Сенгеджа. ISBN 978-0-8400-4931-5 .
^ Бадер, РФВ; Хеннекер, WH (1965). «Ионическая связь». Журнал Американского химического общества . 87 (14): 3063–3068. дои : 10.1021/ja01092a008 .
^ «3.9: Внутримолекулярные силы и межмолекулярные силы» . Химия LibreTexts . 05.04.2022 . Проверено 9 октября 2022 г.
^ Хельменстин, Энн Мари. «Поймите, что такое ковалентная связь в химии» . МысльКо .
^ Нельсон, Дэвид Л.; Кокс, Майкл М.; Ленинджер, Альберт Л. (2013). Ленингерские принципы биохимии (6-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 9781429234146 . OCLC 824794893 .

[1] Зумдал, Стивен С.; Зумдал, Сьюзен А. (2007). Химия (7-е изд.). Бостон: Хоутон Миффлин. ISBN 978-0618713707 . OCLC 85824942 .

[2] «Интер против Интры» . www.grammar.com . Проверено 26 апреля 2018 г.

[Principles_of_Modern_Chemistry-3] Перейти обратно: ^а ^б Окстоби, Дэвид В.; Джиллс, HP; Кэмпион, Алан (2012). Основы современной химии (7-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Обучение Брукса/Коула Сенгеджа. ISBN 978-0-8400-4931-5 .

[4] Бадер, РФВ; Хеннекер, WH (1965). «Ионическая связь». Журнал Американского химического общества . 87 (14): 3063–3068. дои : 10.1021/ja01092a008 .

[5] «3.9: Внутримолекулярные силы и межмолекулярные силы» . Химия LibreTexts . 05.04.2022 . Проверено 9 октября 2022 г.

[6] Хельменстин, Энн Мари. «Поймите, что такое ковалентная связь в химии» . МысльКо .

[7] Нельсон, Дэвид Л.; Кокс, Майкл М.; Ленинджер, Альберт Л. (2013). Ленингерские принципы биохимии (6-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 9781429234146 . OCLC 824794893 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]