Приведите примеры веществ с водородной связью (три, и и более)

Водородная связь — это особый тип межмолекулярного взаимодействия, который возникает между атомом водорода, связанным с сильно электроотрицательным элементом (фтором, кислородом или азотом), и неподеленной электронной парой другого электроотрицательного атома. Ниже приведены подробные примеры веществ, в которых водородные связи играют ключевую роль в формировании их физических и химических свойств. 1. Вода ( $H_{2}O$) Вода является классическим примером вещества с сильными водородными связями. В молекуле воды атом кислорода обладает высокой электроотрицательностью, что создает значительный частичный отрицательный заряд ( $\delta -$) на нем и частичный положительный заряд ( $\delta +$) на атомах водорода.

• Механизм: Каждая молекула воды может образовать до четырех водородных связей с соседними молекулами.
• Следствие: Именно наличие этих связей объясняет аномально высокую температуру кипения воды ( ${100}^{\circ }C$), высокую теплоемкость и тот факт, что лед менее плотен, чем жидкая вода (при замерзании образуется рыхлая кристаллическая решетка).

2. Фтороводород ( $HF$) Фтор — самый электроотрицательный элемент в периодической таблице, поэтому связь $H-F$ крайне полярна.

• Механизм: Водородные связи в фтороводороде настолько сильны, что даже в газообразном состоянии молекулы $HF$ склонны объединяться в ассоциаты (цепочки или кольца), такие как $(HF{)}_2$ или $(HF{)}_6$. Следствие: Несмотря на малую молекулярную массу, фтороводород при комнатной температуре близок к переходу в жидкое состояние (кипит при ${19.5}^{\circ }C$), в то время как его аналоги (например, $HCl$) являются газами с гораздо более низкими температурами кипения.

3. Аммиак ( $N{H}_3$) Азот менее электроотрицателен, чем кислород или фтор, поэтому водородные связи в аммиаке слабее, чем в воде или фтороводороде.

• Механизм: Атом азота имеет одну неподеленную электронную пару, которая притягивает атомы водорода соседних молекул аммиака.
• Следствие: Водородные связи позволяют аммиаку легко сжижаться и обеспечивают его чрезвычайно высокую растворимость в воде.

4. Этиловый спирт (Этанол, $C_2{H}_{5}OH$) В органической химии водородные связи характерны для спиртов, где присутствует гидроксильная группа ( $-OH$).

• Механизм: Водородная связь возникает между атомом водорода группы $-OH$ одной молекулы и атомом кислорода другой. Следствие: Из-за этого этанол является жидкостью с температурой кипения около ${78}^{\circ }C$. Для сравнения, диметиловый эфир ( $C{H}_3-O-C{H}_3$), имеющий тот же атомный состав, но не образующий водородных связей, является газом при комнатной температуре.

5. Уксусная кислота ( $C{H}_{3}COOH$) Карбоновые кислоты демонстрируют еще более сильное взаимодействие.

• Механизм: В растворах и даже в парах молекулы уксусной кислоты часто объединяются попарно, образуя устойчивые димеры за счет двух водородных связей между карбоксильными группами.
• Следствие: Это значительно повышает вязкость и температуру кипения кислоты по сравнению с углеводородами аналогичной массы.

Сравнение силы водородной связи в ряду соединений

Если вам необходимо составить структурные схемы димеров или ассоциатов для этих веществ, я могу подготовить описание их графического изображения.