Кимёвий жараёнлар энергетикаси

Vodorod bog’lanish

Yuqorida ko’rib o’tilgan ion, kovalent, metall, donoraktseptor kabi bog’lanishlar kimyoviy bog’lanishning asosiy turi hisoblanadi. Atom va molekulalar orasida bu xil bog’lanishlardan tashqari yana ikkinchi darajali bog’lanish xili – vodorod bog’lanish hamda molekulalararo tortishish kuchlari (Vander – Valьs kuchlari) ham mavjud. Orientatsion, dispersion va induktsion kuchlar ham shular jumlasiga kiradi. D. I. Mendeleev davriy sistemasidagi V, VI va VII gruppa metallmaslarning vodorodli birikma (gidrid)larining qaynash temperaturasini o’rganish natijasida nazariya bilan tajriba orasida nomuvofiqlik topildi. CHunonchi HF, H₂O va NH₃ ning qaynash temperaturasi kutilgandan yuqoriroq bo’lib chiqdi. H₂O ning qaynash temperaturasi H₂S ning qaynash temperaturasidan pastroq bo’lishi kerak edi, chunki moddalarning qaynash temperaturasi ularning molekulyar massasiga proportsionalligi juda ko’p hollarda kuzatiladi. SHuningdek, HF ning qaynash temperaturasi HSI nikidan, NH₃ niki esa PH₃ nikidan past bo’lishi lozim edi. Lekin tajriba buning teskarisini ko’rsatdi. Buning sababini vodorod bog’lanish nazariyasi bilan izohlash mumkin. CHunki vodorod bog’lanish borligi tufayli HF, H₂O, NH₃ moddalarining molekulalari o’zaro tortishib yiriklashgan, ya’ni (HF)_n, (H₂O)_n, (NH₃)_n holatida bo’ladi. SHunga ko’ra vodorod ftorid, suv va ammiakning qaynash temperaturasi yuqoridir.

Vodorod bog’lanishning asosiy mohiyati shundan iboratki, biror modda molekulasida ftor, kislorod, azot kabi elektromanfiy elementlarning atomlari bilan kislorod va azot atomlari bilan kuchsiz bog’lanish xususiyatiga ega. Buni quyidagi misollardan oson tushunish mumkin. Masalan, HF da H atomi elektroni ftor atomi tomon siljigani tufayli u shartli ravishda musbat zaryadga ega bo’lib qoladi, ya’ni vodorod ioni hosil bo’ladi deyish mumkin.

Boshqa ftor yoki kislorod atomining juft elektronlari vodorod ionini o’ziga tortadi, natijada vodorod atomi ikki tomondan bog’lanib qoladi:

H–F...H–F, umuman (HF)_n; bu yerda n=2, 3, 4, 5, 6 bo’lishi mumkin. Demak, elektromanfiyligi katta bo’lgan element atomi bilan boshqa molekuladagi vodorod atomi orasida vujudga keladigan ikkinchi darajali kimyoviy bog’lanish vodorod bog’lanish deb yuritiladi. Lekin bu bog’lanishning energiyasi unchalik katta emas. U 8 – 42 kJ mol^-1 ni tashkil qiladi. Molekulalararo tortishish kuchlarining mustahkamliligi esa 0,1 – 8,4 kJ mol ^-1 atrofida bo’ladi.

Vodorod bog’lanish borligi tufayli HF, H₂O, NH₃ moddalarining molekulalari o’zaro tortishib yiriklashgan, ya’ni (HF)_n, (H₂O)_n, (NH₃)_n xolatida bo’ladi.

Demak elektromanfiyligi katta bo’lgan element atomi bilan boshqa molekuladagi vodorod atomi orasida vujudga keladigan ikkinchi darajali kimyoviy bog’lanish vodorod bog’lanish deb yuritiladi. Uning energiyasi 8-42kJ=molь^-1ni tashkil qiladi.

Vodorod molekulasining bo’lishini kvant mexanika asosida tushuntirish uchun V.Geytler bilan F.London 1927 yilda taklif qilgan va L.Poling rivojlantirgan kovalent bog’lanishlar nazariyasidan foydalaniladi. Bu nazariyaga muvofiq kimyoviy bog’lanish hosil bo’lish uchun quyidagi shartlar bajarilishi kerak.

1. O’zaro birikuvchi atomlarda elektronlarning spinlari qarama-qarshi yo’nalishga ega bo’lishi kerak.