水素結合の原因は？
水素結合のしくみ
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間で水素結合が発生します。 水素 原子と 電気陰性原子 (例: 酸素、フッ素、塩素)。結合はイオン結合や共有結合よりも弱いが、より強い ファンデルワールス軍 (5 ～ 30 kJ/mol)。水素結合は、弱い化学結合の一種に分類されます。
水素結合が形成される理由
理由 水素結合 発生するのは、電子が水素原子と負に帯電した原子の間で均等に共有されていないためです。結合中の水素はまだ 1 つの電子しか持っていませんが、安定した電子対には 2 つの電子が必要です。その結果、水素原子は弱い正電荷を帯びているため、負電荷を帯びている原子に引き付けられたままになります。このため、非極性の共有結合を持つ分子では水素結合は発生しません。極性共有結合を持つ化合物は、水素結合を形成する可能性があります。
水素結合の例
水素結合は、分子内または異なる分子内の原子間で形成できます。水素結合に有機分子は必要ありませんが、この現象は生物系において非常に重要です。水素結合の例は次のとおりです。
- 2つの水分子の間
- 2 本の DNA 鎖を一緒に保持して二重らせんを形成する
- 強化ポリマー (例: ナイロンの結晶化を助ける繰り返し単位)
- アルファヘリックスやベータプリーツシートなどのタンパク質の二次構造の形成
- 生地の繊維間、結果として生じることができます しわの形成
- 抗原と抗体の間
- 酵素と基質の間
- 転写因子のDNAへの結合
水素結合と水
水素結合は水のいくつかの重要な性質を説明します。水素結合の強度は共有結合の 5% しかありませんが、水分子を安定させるには十分です。
- 水素結合により、水は広い温度範囲で液体のままになります。
- 水素結合を切断するには余分なエネルギーが必要なため、水は非常に高い気化熱を持っています。水は他の水素化物よりもはるかに高い沸点を持っています。
水分子間の水素結合の効果には、多くの重要な結果があります。
- 水素結合により、氷は液体の水よりも密度が低くなります。 氷が水に浮く .
- 水素結合の影響 熱 気化の 発汗を動物の体温を下げる効果的な手段にするのに役立ちます。
- 熱容量への影響は、水が大きな水域または湿気の多い環境の近くで極端な温度変化から保護することを意味します。水は、地球規模で温度を調節するのに役立ちます。
水素結合の強さ
水素結合は、水素と電気陰性度の高い原子の間で最も重要です。化学結合の長さは、その強度、圧力、および温度によって異なります。結合角は、結合に関与する特定の化学種によって異なります。水素結合の強度は、非常に弱い (1–2 kJ mol−1) から非常に強い (161.5 kJ mol−1) までの範囲です。いくつかの例 エンタルピー 蒸気中は次のとおりです。
F−H…:F (161.5 kJ/mol または 38.6 kcal/mol)
O−H…:N (29 kJ/mol または 6.9 kcal/mol)
O−H…:O (21 kJ/mol または 5.0 kcal/mol)
N−H…:N (13 kJ/mol または 3.1 kcal/mol)
N−H…:O (8 kJ/mol または 1.9 kcal/mol)
HO − H…: OH3+(18 kJ/mol または 4.3 kcal/mol)
参考文献
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