Сутектік байланыстар туралы реферат қазақша

Екінші тараудың бірінші бөлігінде (2.1) талқыланған ковалентсіз байланыстың басқа маңызды түрі сутектік байланыс болып табылады. Сутектік байланыс электрлік тұрақтылықтан пайда болады және оны диполь — дипольдікәрекеттесудің бір түрі ретінде қарастыруға болады. Сутегі атомы азот немесе оттегі сияқты терісэлектрлігі өте жоғары атомдармен ковалентті түрде байланысқан жағдайда, полярлы байланыс әсерінен оның зарядтылығы жарты- лай оңға айналады. Ал сутегі көміртегі атомымен ковалентті байланысқа түскен жағдайда мұндай құбылыс байқалмайды. Жартылай оң зарядталған сутегі көрші жатқан терісэлектрлі атомның байланысқа түспеген бос электрондық жұптарымен (теріс зарядтармен) әрекеттесе алады. Сөйте отырып, үш атомның барлығы түзу сызық бойында орналасады. Атомдардың мұндай күйде орна- ласуы сутегінің жартылай оң заряды мен терісэлектрлі болып табылатын көрші атомның бос электрондары арасында сутектік байланыстың түзілуіне үлкен мүмкіндік береді (2.6-сурет). Сутегімен ковалентті түрде байланысқан, терісэлектрлік атомдардан тұратын топ — сутекті байланыстың доноры деп ата- лады, ал терісэлектрлі атомдардың ішіндегі, өзінің жұп электронын беретін атом — сутектік байланыстың акцепторы болып табылады. Әдетте сутектік байланыстағы акцептор мен сутегі ковалентсіз түрде байланысады. Алайда, 74 2-ТАРАУ Су: биохимиялың реакциялар үшін еріткіш Сызықты (сутекті байланыс доноры) Сызықты емес (сутекті байланыс акцепторы) 2.6-СУРЕТ. Сызыңты және сызыңты емес сутектік байланыстарды салыстыру. Сызыңты сутектік байланыс сызыңты емес сутектік байланысңа ңарағанда әлсіз. Өйткені, сызыңты сутектік байланысты барлың үш сутек атомы бір сызың бойында жатады соңғы уақыттағы зерттеулер бұл көзқарастың дұрыс екендігіне күмән тудыру- да, өйткені сутектік байланыстың ковалентті түрде болу мүмкіндігі тәжірибе жүзінде дәлелденіп жатыр. Неліктен судың қасиеті ерекше болып келеді? НҒ, Н20 және ЫН3косылыстарындағы сутектік байланыстарды қарастыра- тын болсақ, біршама айырмашылықтарды аңғаруға болады. 2.7-суретте көрсетілгендей, судың құрамы әрбір молекуланың көптеген сутектік бай- ланыстар түзуіне қолайлы орта болып табылады. Суда сутектік байланысқа түсетін екі сутегі атомы және оттегі атомының судағы басқа молекулалармен сутектік байланыс түзетін екі жұп бос электрондары болады. Судың әрбір мо- лекуласы төрт сутектік байланыс түзеді: екі сутектік байланыста донор ретінде әрекеттеседі, калған екеуінде акцептор ретінде болады. Фторлы сутегіде донор ретінде болатын бір ғана сутегі атомы бар, бірақ фтор атомында басқа да сутегі атомдарымен байланысқа түсе алатын үш жұп бос электрондар болады. Аммо- ний сутектік байланысқа донор бола алатын үш сутегі атомынан тұрады, алай- да азоттың тек бір жұп қана электрондары бар. Сутектік байланыспен біріккен су молекулаларының кеңістікте орналасу күйі толықтүрде судың еріткіштік қасиеттерін қамтамасыз етеді. 2.1-суретте көрсетілгендей, судағы байланыстың бұрышы 104.3° тең және де бос электрон жұптарының арасын құрайтын бұрыш та бірдей болып келеді. Сондықтан, су молекулаларының кеңістіктегі пішіні тэтраэдрлі, яғни төрт бұрышты болады. Сұйықтүріндегі суда сутектік байла- ныспен біріккен жебе немесе садақ оғы секілді құрылымдар болады. Олар мұз кристалдарына ұқсас келеді және жебелердің әрқайсысы шамамен 100 су мо- лекулаларынан тұрады. Су молекулаларының арасындағы сутектік байланы- суды, әдетте мұз кристалдарының торлы құрылымынан анық көруге болады (2.8-сурет). Дегенмен, мұз кристалдарының құрылысы мен судың сұйықтүрінің құрамындағы сутектік байланыстардан тұратын жебе секілді құрылымдардың арасында біраз айырмашылықтар бар. Сұйықтүрінде, суда сутектік байланыс- тар үздіксіз түрде бұзылып, артынша жаңа сутектік байланыс түзіліп отыра- ды, соған сәйкес, бірқатар молекулалар үнемі бұзылып отырса, ал кейбірі үнемі кластерлерге немесе жүйелі шоғырларға бірігіп отырады. Температурасы 25 °С судың құрамында кластерлер әрбір 10,о10 11 секунд сайын бұзылып және қайта түзіліп отырады. Ал, мұз кристалдарында керісінше, сутектік байланыстар ша- малы түрақты болып табылады, сол себептен ондағы молекулалардың мөлшері іии-ден асады.

Сутектік байланыс ковалентті байланысқа қарағанда әлдеқайда әлсіз болып табылады. О-Н арасындағы коваленттік байланысты үзу үшін 460 кДж моль-1 (110 ккал моль1) қуат қажет, ал судағы сутектік байланыстардың қуаты шама- мен 20 кДж моль-1 (5 ккал м оль1) құрайды (2.3-сурет). Салыстырмалы түрде алғанда, қуаттың осындай аз мөлшерде болуының өзі судың қасиеттеріне, әсіресе оның еру шегі, қайнау температурасы және мұзбен салыстырғандағы тығыздығы сияқты көрсеткіштеріне ықпал етуге жеткілікті болып табылады. Су молекуласының көлемін есепке ала отырып судың балқу шегі мен қайнау температурасының көрсеткіштерін қарасақ, олар ойша, жорамал түрінде алынған шамадан көп есе жоғары. Себебі сол көлемдегі молекулалардың балқу және қайнау температуралары әдетте төмен болады (2.4-кестені қараңыз). Кес- теде көрсетілгендей, метан және аммоний сияқты молекулалық салмағы суға жақын қосылыстардың балқу және қайнау температуралары әлдеқайда төмен болып келеді. Бұл қосылыстардың молекулалары арасындағы тартылыс күші, су молекулаларының арасындағы тартылыс күшімен салыстырғанда әлсіздеу болып табылады. Оның себебі, олардың сутектік байланыстарының күші мен сандық қатынасында. М ұнда, тарты лы с күш інің қуаты еріген мұзға немесе қайнаған суға қарағанда жоғары болуы тиіс. М ұздың тығыздығы сұйы қ түріндегі суға қарағанда төмен. Өйткені, мұз кристалындағы толыққанды сутектік байла- ныстан тұратын жебе құрылымдарының орналасу тығыздығы төмен, ал сұйық түрдегі суда жоғарылау болып келеді. Сұйықтүрінде судың сутектік байланы- сы анау айтқандай толы ққанды емес, сол үшін су мұзға қарағанда тығыздау келеді. Сондықтан да, мұзтаулар мен сусындарға салынатын мұз текшелері қалқып жүреді. Қосылыстардың көпшілігі тоңазытылған күйде әрекеттеседі, ал су керісінше. Ауа-райы суық болғанда көліктердің суыту жүйелеріне судың мұзға айналып кеңеюіне жол бермеу үшін антифриз қажет. Судың мұзға ай- налып, ұлғаюы көліктің қозғалтқыш блогына зақым келтіреді. Зертхана- да қолданылатын әдістердің ішінде, клетканы бірнеше рет тоңазытып-еріту жолымен ф ракцияларға бөлу әдісі де осыған негізделген. Сонымен бірге, судағы организмдердің суық аймақтарда тірш ілік ете алуына мұз бен судың тығыздығы арасында айырмаш ылықтың болуы бірден-бір себеп. Көлдер мен өзендерде мұз кату үрдісі әруақытта беткі қабаттан басталып, судың түбіне қарай бағытталады. Судың еріткіш ретінде болуы сутектік байланыстың рөліне негізделген. Егер де еріген зат сутектік байланыста донор немесе акцептор қызметін атқара алса, ол тек сумен ғана байланысып қоймай, диполь-дипольдік байланыстың арнайы емес түріне де қатысады. 2.9-суретте біраз мысалдар берілген. Спирт- тер, аминдер, карбоксил қыш қылдары және күрделі эфирлер, сондай-ақ, альдегидтер мен кетондар сумен сутектік байланысқа түседі, сондықтан бұл қосылыстардың барлығы суда ериді. Судың Жер шарындағы тірш ілік үшін маңыздылығын айтпасқа болмайды. Тіршіліктің басқа еріткіш негізінде пай- да болу мүмкіндігін тіпті елестету қиын. Қосымша Биохимиямен байланысты салалар бөлімінің келесі тақырыбы да осы төңіректе болады.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *