Термины, связанные с цементом. Межмолекулярные взаимодействия

Главная --> Справочник терминов

Межмолекулярные взаимодействия 3) каждое элементарное звено имеет 3 гидроксильных группы: одну первичную - у 6-го С-атома и две вторичные - у 2-го и 3-го С-атомов; НО-группы включены во внутри- и межмолекулярные водородные связи;

Итак, во-первых, амины - полярные соединения, во-вторых, они способны образовывать межмолекулярные водородные связи. Правда это относится к первичным и вторичным, но не третичным аминам, поскольку у них просто нет при ачоте атомов водорода:

Алкилбораны образуют достаточно прочные ^ " *• "i межмолекулярные водородные связи (мостики). я { II Н

В антипараллельном складчатом слое точно так же осуществлена граяс-конфор-мация пептидных связей (рис. 16). Полипептидные цепи расположены параллельно друг другу, причем соседние цепи имеют противоположное направление. Межмолекулярные водородные мостики перпендикулярны направлению пептидных цепей. Образующийся сетчатый слой пересечен поперечными складками, «плиссирован». На его сгибах располагаются а-углеродные атомы, от которых вверх и вниз попеременно отходят боковые

Наличие внутримолекулярной водородной связи и хелатной структуры подтверждается еще и тем, что температура кипения енольной формы ацетоуксусного эфира ниже, чем кетонной. Обычно спирты, молекулы которых образуют межмолекулярные водородные связи, имеют температуры кипения несколько выше, чем карбонильные соединения с таким же числом атомов углерода. Например, температура кипения изопро-пилового спирта на 26°С выше, чем температура кипения ацетона.

Итак, во-первых, амины - полярные соединения, во-вторых, они способны образовывать межмолекулярные водородные связи. Правда это относится к первичным и вторичным, но не третичным аминам, поскольку у них просто нет при азоте атомов водорода:

Алкилбораны образуют достаточно прочные Н " Д Н, межмолекулярные водородные связи (мостики). ,, ,,- ../ ,.

Многие свойства спиртов обусловлены наличием гидроксильной группы. Температура кипения метанола на 150° С выше, чем этана, несмотря на то что их молярные массы близки. Этанол имеет температуру кипения на 123° выше, чем пропан и т.д. С другой стороны, этанол кипит на 104° выше, чем изомерный ему газообразный диметиловый эфир (табл. 11.1). Эти особенности спиртов объясняются образованием прочной межмолекулярной водородной связи. Наличие межмолекулярных водородных связей обусловливает высокие температуры кипения низших спиртов по сравнению с другими соединениями близкой молярной массы, а также превосходную растворимость низших спиртов в воде, где возникают межмолекулярные водородные связи между молекулами спирта и воды.

Рис. 2-5. Межмолекулярные водородные связи в воде (а) и водородные связи во фрагменте гена (б).

межмолекулярные войоройные межмолекулярные водородные связи повышают температуру связи цвеличива}от растворимость кипения а в

Поскольку геле-диол находится в равновесии с альдегидом, любой альдегид легко окисляется в карбоновую кислоту, несмотря на попытки предотвратить это окисление. Процесс дальнейшего окисления альдегидов до кислот можно замедлить, подбирая температуру реакции так, чтобы она была выше температуры кипения образующегося альдегида и ниже температуры кипения исходного спирта. (Межмолекулярные водородные связи обусловливают более высокую температуру кипения спирта по сравнению с альдегидом.) При этих условиях образующийся альдегид отгоняется из реакционного сосуда, не успевая окислиться дальше.

Кроме того, значительные межмолекулярные взаимодействия в перфторированном аналоге этилен-пропиленового каучука делают фторированный сополимер жестким пластиком. Рентгено-структурный анализ сополимера, содержащего 10% гексафторпропилена, показал, что при этом не нарушается кристаллическая структура и сополимер не приобретает пласто-эластических свойств. Высокая температура стеклования полигексафторпропилена

5.51. Межмолекулярные взаимодействия

В основную цепь макромолекулы целлюлозы и поли-л-фени-лентерефталамида включены циклические структуры, резко ограничивающие гибкость цепей. Интенсивные межмолекулярные взаимодействия являются дополнительным фактором, повышающим жесткость этих цепей. Малая гибкость макромолекул этих полимеров обусловливает слабо выраженную высоко-эластичность их и высокие температуры стеклования, превышающие температуру начала термодеструкции полимерного субстрата. Прядомость волокнообра-зующих полимеров объясняется их способностью к высокоэластическим деформациям в процессе вязкого течения.

Механизм этих взаимодействий определяется не взаимодействием самих гидрофобных групп (алифатических или ароматических) и не отталкиванием молекул воды такими группами. Причина состоит в изменении структуры воды при растворении таких веществ. В жидкой воде существуют мощные межмолекулярные взаимодействия, обусловленные возникновением водородных связей и приводящие к образованию упорядоченных лабильных структур - кластеров. При растворении полярных (гидрофильных) веществ происходит перестройка структуры воды. Однако при растворении неполярных (гидрофобных) веществ такой перестройки не происходит, и процесс растворения оказывается энергетически невыгодным. При этом более энергетически выгодной является ассоциация молекул растворяемого

Между отдельными группами вторичной структуры белков могут также образовываться внутримолекулярные водородные связи, в результате чего отдельные участки спирали сближаются, молекулы изгибаются и свертываются в клубок или складываются - формируется третичная структура белка. В ее образовании большую роль играют также межмолекулярные взаимодействия полярных групп аминокислот, которые локализуются на внешней поверхности молекул и образуют водородные связи с водой. А гидрофобные (неполярные) группы находятся внутри молекулы и не имеют контакта с водой. Например, третичная структура молекулы гемоглобина (миоглобина), включающая гем с атомом железа, представляет собой шарообразный клубок (глобулу). Часть пептидной цепи, которая не образует спирали, содержит аминокислоты с отрицательным зарядом.

Другой причиной, не позволяющей использовать уравнение (5.7), служат сильные межмолекулярные взаимодействия между сегментами цепей, которые действуют таким образом, что для сегмента реализуется только ограниченное число конформа-ционных состояний, причем переходы между различными состояниями могут оказаться зависимыми друг от друга, а для активации подобных (кооперативных) переходов может потребоваться энергия. В последние годы также наблюдался значительный прогресс в вопросах приложения методов статистической термодинамики к системам, обладающим отмеченными выше ограничениями, объяснения динамической зависимости

Каждое мономерное звено полимерной молекулы — это участок, на котором возникают межмолекулярные взаимодействия. Поскольку в любой полимерной молекуле число мономерных звеньев велико, уровень межмолекулярных взаимодействий между цепями очень высок. Внешнее проявление этой особенности состоит в том, что полимеры являются либо высоковязкими жидкостями, либо твердыми телами. Для полимерных материалов справедливо следующее неравенство *:

Следует отметить, что в ИК области спектра отклонение от закона Бера встречается чаще, так как в концентрированных растворах, которые используются при измерении этих спектров, межмолекулярные взаимодействия более выражены.

В конденсированном состоянии, в результате взаимодействий смежных звеньев разных цепей, подвижность снижается, т. е. т увеличивается. (Достаточно очевидно, что межмолекулярные взаимодействия также «закодированы» в конфигурации, так как определяются природой звеньев — см. гл. I). Это время т существенно — на много порядков — превышает единицу молекулярной шкалы времени, т. е. TO ~ 10~13 с [18, с. 13].

Напротив, в элементорганических полимерах даже при том же строении главных цепей обрамляющие группы настолько ослабляют межмолекулярные взаимодействия, что по кинетическим (физическим) характеристикам эти полимеры мало чем отличаются от своих органических аналогов. В частности, они могут существовать в трех релаксационных состояниях: стеклообразном (твердоподобном), высокоэластическом (каучукоподобном) и вяз-котекучем (обычном жидком).

Природа высокой эластичности обусловлена гибкостью полимерных цепей, которая отчетливо проявляется, когда тепловое движение достаточно интенсивно, а межмолекулярные взаимодействия слабы [14, с. 54]. Ничтожно малая по величине упругая деформация полимера связана с изменением средних расстояний между атомами и деформацией валентных углов полимерной цепи, а высокоэластическая — с ориентацией и перемещением звеньев гибких цепей без изменения среднего расстояния между цепями.

Макромолекул вследствие Мезоморфного состояния Миграционной способности Микроскопических исследований Макроскопической намагниченности Миллиметровом диапазоне Минеральными кислотами Минимальные количества Минимальным содержанием