Cтраница 1
Природа протона в неводных растворителях, таких как этанол, ледяная уксусная кислота, изучена еще недостаточно, однако ясно, что он в какой-то степени сольватирован. Частица C2HsOH2 является самой сильной кислотой в этаноле, а СН3СООН2 - самым сильным донором протонов в ледяной уксусной кислоте. [1]
Природа протонов в системах такого рода точно не установлена; очевидно, они входят в структуру в виде гидроксилов. [2]
Виниловые спирты ( енолы) легко перегруппировываются в карбонильные соединения вследствие кислой природы протона гидроксила. [3]
Если бы резонансные частоты всех протоков молекулы совпадали по величине, то метод ядерного магнитного резонанса не представлял бы особой ценности длч органической химии, так как в спектре обнаруживался бы лишь один пик, независимо от числа и природы присутствующих протонов. Фактически же частоты ядерного магнитного резонанса, хотя и в слабой степени, но зависят от окружения данного ядра. Электроны, окружающие ядро, экранируют его, так что суммарное магнитное поле, взаимодействующее с ядром, несколько отличается от основного, внешнего поля. Электронное экранирование обусловлено вызванной внешним полем прецессией окружающих ядро электронов вокруг направления этого поля. Образующееся в результате такой прецессии магнитное поле обычно имеет направление, противоположное внешнему полю, а его напряженность прямо пропорциональна напряженности внешнего поля. Очевидно, что протоны, отличающиеся окружением, по-разному экранированы магнитными полями окружающих электронов. Другими словами, различным протонам отвечают различные величины о Я0, каждая из которых, в свою очередь, зависит от напряженности / / о внешнего поля. [4]
Если бы резонансные частоты всех протонов молекулы совпадали по величине, то метод ядерного магнитного резонанса не представлял бы особой ценности для органической химии, так как в спектре обнаруживался бы лишь один пик, независимо от числа и природы присутствующих протонов. Фактически же частоты ядерного магнитного резонанса, хотя и в слабой степени, но зависят от окружения данного ядра. Электроны, окружающие ядро, экранируют его, так что суммарное магнитное поле, взаимодействующее с ядром, несколько отличается от основного, внешнего поля. Электронное экранирование обусловлено вызванной внешним полем прецессией окружающих ядро электронов вокруг направления этого поля. Образующееся в результате такой прецессии магнитное поле обычно имеет направление, противоположное внешнему полю, а его напряженность прямо пропорциональна напряженности внешнего поля. Очевидно, что протоны, отличающиеся окружением, по-разному экранированы магнитными полями окружающих электронов. Другими словами, различным протонам отвечают различные-величиныа Н0, каждая из которых, в свою очередь, зависит от напряженности Я 0 внешнего поля. [5]
Различные формы связи водорода с другими элементами обсуждаются более подробно ниже. Природа протона и полное отсутствие какого-либо экранирования заряда ядра электронной оболочкой приводят к существованию таких форм химической связи, которые либо присущи только одному водороду, либо особенно характерны для него. [6]
Химические свойства водорода определяются в основном тремя электронными процессами, которые уже указывались в разд. Однако водород имеет еще одну уникальную способность. Природа протона и полное отсутствие какого-либо экранирования заряда ядра электронными оболочками дает ему возможность проявлять другие формы химической активности, присущие только водороду или особенно характерные для него. [7]
Способность водных растворов кислот протонировать основания, как это выражается функцией Я0, увеличивается намного быстрее, чем стехио-метрическая концентрация минеральной кислоты. Кроме того, если концентрацию выразить в единицах моляльности минеральной кислоты, то Н0 для раствора с заданным содержанием воды почти не зависит от природы аниона кислоты. Эти факты подтверждают, что кислотность Н0 тесно связана с природой протона в сильнокислых растворах и, естественно, с активностью воды, которая должна обеспечивать сольватацию протона. Можно предположить, что эта зависимость нарушается в концентрированных кислотах, где количество воды уже недостаточно для существования тетрагидрата протона. Протон ассоциируется со все меньшим числом молекул воды, в результате чего такие протон - содержащие соединения становятся все более сильными кислотами. [8]
На рис. 6, г представлено изменение спектра в области 2600 - 1800 см 1 при адсорбции аммиака. Происхождение непрерывного поглощения между 2600 - 1400 см 1 для аммиака, образующего водородную связь с поверхностными гндроксильными группами, неизвестно. Оптическая плотность поглощения в этой области частот пропорциональна количеству адсорбированного аммиака. По мнению Канта и Лпттла ( 1964а), этот эффект идентичен наблюдавшемуся Цунделем и Швабом ( 1963) при адсорбции воды на полистиролсулъфоновых кислотах. Эти авторы считают, что непрерывное поглощение вызвано подвижной природой протона гидроксильной группы, участвующего в образовании очень сильной водородной связи. [9]