3.4 Водородная связь
Водородная связь образуется между атомами водорода и атомами сильно электроотрицательного элемента разных молекул одного и того же вещества.
Механизм образования водородной связи рассмотрим при взаимодействии двух молекул HF. При образовании полярной ковалентной связи между атомом водорода и атомом фтора, электронное облако атома водорода оказывается сильно смещенным к атому фтора. В результате атом фтора приобретает значительный эффективный отрицательный заряд, а ядро атома водорода (протон) почти лишается электронного облака. Между протоном и отрицательно заряженным атомом фтора соседней молекулы HF возникает электростатическое притяжение, что и приводит к образованию водородной связи. Эту способность атома водорода (протона) можно объяснить тем, что, обладая ничтожно малыми размерами, не имея внутренних электронных слоев, протон способен проникать в электронные оболочки других атомов. Атом водорода в полученном димере связан с двумя атомами фтора одной ковалентной связью и одной водородной связью. Благодаря водородной связи молекулы фтористого водорода соединяются в сложные ассоциаты: H F-H-F H-F
Энергия водородной связи составляет 8-40 кДж/моль, что значительно меньше энергии ковалентной связи. Однако этой энергии достаточно чтобы вызвать ассоциацию молекул. Водородную связь обозначают тремя точками. Водородная связь характерна для соединений фтора и кислорода, слабее проявляется у соединений азота, хлора и серы.
Водородная связь иногда определяет структуру вещества и заметно влияет на его физико-химические свойства. Именно ассоциация молекул, затрудняющая отрыв их друг от друга, приводит к повышению вязкости, увеличению диэлектрической постоянной, служит причиной аномально высоких температур плавления и кипения, например, воды, фтороводорода, аммиака.
Кроме межмолекулярной водородной связи наблюдается внутримолекулярная связь, объединяющая атомы одной и той же молекулы. Такая связь образуется в молекулах органических соединений.