Молекула - фтористый водород
Cтраница 3
Интересно отметить, что наиболее прочная водородная связь должна была бы существовать у HF ( фтор наиболее электроотрицательный элемент); однако, как видно из рис. 3.10, самая высокая температура кипения у воды. Объясняется это тем, что каждая молекула воды может образовать две водородные связи, тогда как каждая молекула фтористого водорода - только одну. [31]
Все эти методы требуют расхода больших количеств элементарного фтора, так как на каждый атом водорода, подвергающийся замещению, нужно затратить 2 атома фтора. Экономия фтора достигается тем, что при фторировании в качестве одного из исходных веществ применяют хлорированные углеводороды; атомы хлора обмениваются на атомы фтора, содержащиеся в молекулах фтористого водорода; после этого оставшиеся в молекуле атомы водорода замещаются элементарным фтором, как это было описано выше. [32]
 |
Изображение полярности связи фтора и водорода. [33] |
Многие связи электрически асимметричны. Это значит, что электроны находятся ближе к одному из тех двух ядер, которые ими связаны. Так, молекулы фтористого водорода получают строгую ориентацию, если их поместить в электрическое поле. [34]
Они образуются при посредстве водородных связей и, вероятно, имеют преимущественно вид цепей. Эти соединения представляют единственный известный до сих пор пример ассоциации в газообразном состоянии с образованием цепей посредством водородных связей. С высокой степенью ассоциации молекул фтористого водорода связано то, что газообразный фтористый водород ро наблюдениям Франка ( Franck, 1953) обладает при низких температурах сравнительно высокой для газа и сильно зависящей от давления теплопроводностью. При 0 и давлении в интервале 100 - 200 мм рт cm она достигает даже теплопроводности жидкой воды. [35]
Они образуются при посредстве водородных связей и, вероятно, имеют преимущественно вид цепей. Эти соединения представляют единственный известный до сих пор пример ассоциации в газообразном состоянии с образованием цепей посредством водородных связей. С высокой степенью ассоциации молекул фтористого водорода связано то, что газообразный фтористый водород по наблюдениям Франка ( Franck, 1953) обладает при низких температурах сравнительно высокой для газа и сильно зависящей от давления теплопроводностью, При 0 и давлении в интервале 100 - 200 мм рт cm она достигает даже теплопроводности жидкой воды. [36]
В нем и осуществляется дополнительная связь, называемая водородной. Она слабее обычных химических связей в молекуле, но значительно сильней межмолекулярных сил притяжения, называемых вандерваальсовыми. Именно за счет водородных связей молекулы фтористого водорода в газообразном состоянии объединяются в различные ассо-циаты, среди которых наиболее устойчивы кольцеобразные структуры. [37]
Как отмечалось ранее, при растворении галогеноводородов в воде происходит их диссоциация на ионы и образуются водные растворы соответствующих галогено-водородных кислот. В отличие от других галогеноводородов фтористый водород диссоциирует в воде слабо, в связи с этим образующаяся фтористоводородная кислота является слабой, эта кислота лишь немного сильнее уксусной. Такое аномальное поведение фтористого водорода объясняется ассоциацией молекул фтористого водорода вследствие возникновения между ними водородных связей ( см. § 7, гл. HF на ионы требуется дополнительная затрата энергии на разрыв водородных связей. [38]
Полученные рефрактометрическим методом характеристики силы водородных связей во фтористом водороде показывают, что в бифториде, например калия, водородные связи типа F-H... В ряду же щелочных и щелочноземельных металлов сила водородных связей в бифторидах уменьшается вместе с ростом размера катиона. Было бы очень интересно проверить независимыми методами возможность неэквивалентного присоединения молекул фтористого водорода к фторидам щелочноземельных металлов. [39]
Фторид калия, растворенный в жидком фтористом водороде, создает токопро-водящий раствор, содержащий положительно заряженные частицы ( катионы) калия и водорода. Концентрация последних ничтожно мала, и поэтому, вероятно, электроны у катода присоединяются либо непосредственно к молекуле фтористого водорода ( образуется сложный анион-гидродифторид HF и водород), либо к катиону калия. Таким образом, вне зависимости от того, как мы представляем себе катодные процессы, они одинаковы по конечному результату: у катода выделяется водород. Анодные процессы, приводящие к получению фтора, сводятся к отдаче электронов аноду либо анионами фтора, либо анионами гидродифторида. [40]
В ходе цепного превращения может происходить размножение активных частиц в реакциях молекул продуктов, несущих на себе избыточную энергию. Поясним это на примере реакции фтора с водородом. В звене цепи фторирования водорода F H - HF H; H Fi HF F во второй стадии образуются высококолебателыювоз-бужденные молекулы фтористого водорода. [41]
Исследованные водородсодержащие фторполимеры в большинстве случаев разлагаются по обоим механизмам. Поливинилиденфторид образует больше фтористого водорода, чем поливинилфторид, а также большее количество остатка. При 400 С реакция заканчивается после выделения летучих, количество которых очень близко к 62 5 %, что соответствует стехиометрии при образовании двух молекул фтористого водорода на каждое элементарное звено полимера. [42]
Кислотность не может, однако, привести к образованию сольватированных протонов в растворе, так как каталитическое действие фтористого водорода проявляется в жидкой углеводородной фазе с низкой диэлектрической постоянв: ой, где концентрация ионов крайне незначительна. Реакции, катализируемые фтористым водородом, как правило, катализируются и другими веществами, имеющими кислый характер. Однако механизм, часто приписываемый реакциям, катализируемым хлористым алюминием или трифторидом бора, который требует наличия неподеленных электронных пар в молекулах этих катализаторов, не может быть приписан реакциям, катализируемым фтористым водородом, поскольку молекула фтористого водорода не имеет неподеленных электронных пар. Действительно, как показывает опыт, фтористый водород в неодинаковой степени ускоряет реакции, катализируемые другими кислыми катализаторами. Больше того, в ряде случаев применение фтористого водорода и других кислых катализаторов для ускорения одной и той же реакции приводит к получению разных продуктов; но даже в тех случаях, когда образуются одни и те же продукты, в основе реакции все равно могут лежать различные механизмы. [43]
Разрыв химических связей сопровождается затратой энергии, тогда как при образовании новых химических связей энергия выделяется. Она предпочитает расходы, с лихвой окупающиеся доходами. Вновь обращаясь к реакциям горения водорода в кислороде и фторе, подтвердим сказанное тем, что энергия, затрачиваемая на разрыв связей Н - Н, F-F и О-О, много меньше энергии, выделяющейся при образовании молекул фтористого водорода или воды. Поэтому водород горит во фторе и в кислороде, а температура пламени очень высока. [44]
Особенно резко выражено влияние атомов, непосредственно связанных друг с другом. Это подтверждается, например, различным химическим поведением водорода в соединениях HF, Н2О и NH3 при взаимодействии с металлами. В ряду F-О - N электроотрицательность элементов понижается, а следовательно, в том же направлении уменьшается и поляризующее действие ( гл. III, § 9) их на атомы водорода, связанные с ними. Поэтому атом водорода оказывается наиболее протонированным в молекуле фтористого водорода и наименее протонированным в молекуле аммиака. [45]
Страницы: 1 2 3 4