Водородная связь образуется в результате электростатического взаимодействия между атомом водорода, несущим дробный положительный заряд, и неподеленной парой электронов другого атома. Обычно такие атомы водорода называют активными.
Водородную связь графически изображают тремя т очками. Водородная связь тем сильнее, чем более электроотрицателен элемент, с которым связан атом водорода. По сравнению с обычной ковалентной связью (Ii - 340 — 360 кДж/моль) энергия водородной связи невелика (10 — 40 кДж/моль), но наличие этого вида связи существенно отражается на физико-химических свойствах. За счет межмолекулярной водородной связи повышается температура плавления «-нитрофенола (114 *С), по сравнению с о-нитрофенолом (45 'С). Образование ассоииатов этиловым спиртом сказывается на его температуре кипения (78 °С), которая значительно выше, чем у неспособного образовывать водородную связь димстилового эфира (-24 С).
Прежде чем говорить о строении молекулы и о свойствах различных классов соединений, остановимся на строении атома с точки зрения квантово-механических представлений. Как уже отмечалось, современная теория химической связи основана на квантово-механическом рассмотрении молекулы как системы из электронов и атомных ядер.
Из курса неорганической химии и физики известно, что электроны представляют собой вид материи, обладающий одновременно свойствами частицы и электромагнитной волны.
Согласно квантовой теории состояние электронов в атоме описывается с помощью четырех квантовых чисел: п — главное квантовое число, / — азимутальное квантовое число, m — магнитное квантовое число и* — спиновое квантовое число.
Электрон в атоме находится на определенной атомной орбитали. Атомная орбиталь — это область пространства внутри которой наиболее вероятно нахождение электрона.
Состояние электрона определяется расстоянием электронного облака от ядра, его формой, ориентацией в пространстве и вращением электрона вокруг собственной оси.
В зависимости от расстояния электрона от ядра атома изменяется траектория его движения, то есть форма атомной орбитали. Существуют s. р. d. -атомные орбитали, которые отличаются друг от друга запасом энергии. Дія атомных орбиталей л-типа характерна сферическая симметрия, для электронов р-типа существуют три одинаковых по энергии гантелеобразной формы орбитали, которые отличаются друг от друга лишь ориентацией в пространстве: атомные орбитали. В каждой из них существует узловая область р-орбитали. где вероятность нахождения электрона равна нулю. Действие атомных орбиталей существуют пять более сложных геометрических форм.
Электроны 5-орбитали ближе находятся к атомному ядру и с большей силой притягиваются к нему, чем р-электроны, которые более удалены и имеют большую подвижность. Энергия электрона падает в следующем ряду:
f>d>p>s
Атомная орбиталь. не занятая электронами, называется вакантной и условно обозначается как ?.