Mezimolekulové interakce

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Mezimolekulové interakce"

Marek Dvořák
před 5 lety
Počet zobrazení:

Mezimolekulové interakce Interakce molekul reaktivně vzniká či zaniká kovalentní vazba překryv elektronových oblaků, mění se vlastnosti nereaktivně vznikají molekulové komplexy slabá, nekovalentní,

1 Mezimolekulové interakce Interakce molekul reaktivně vzniká či zaniká kovalentní vazba překryv elektronových oblaků, mění se vlastnosti nereaktivně vznikají molekulové komplexy slabá, nekovalentní, nechemická, fyzikální či van der Waalsova (vdw) interakce molekulový komplex, vdw molekula zachovává vlastnosti jednotlivých komponent přechod mezi klasickými a vdw molekulami je spojitý principielně neexistují pro vdw komplexy žádná partnerská omezení Projevy nekovalentních interakcí Původ nekovalentních interakcí chování reálného plynu Jouleův-Tompsonův jev existence kapalin existence života párování bazí v DNA, transkripce DNA, skládání proteinů, procesy rozpoznávání není v překryvu elektronových orbitalů elektrické a magnetické vlastnosti systémů nerovnoměrné rozložení náboje v molekulách multipóly dipól, kvadrupól,... (elektrostatická, coulombická interakce) indukované multipóly (vždy pozitivní interakce atrakce, nazývá se indukční, polarizační interakce) disperzní interakce důsledek elektronové korelace (vlnová funkce jednoho systému respektuje vlnovou funkci druhého systému) př. interakce atomů vz. plynů Původ nekovalentních interakcí Interakční energie přitažlivé síly int. mezi multipóly int. mezi multipólem a ind. multipóly (pozitivní) disperzní síly (pozitivní) E = E + E + E + E coul.( els.) pol. disp. rep. k přitažlivým silám musí existovat ještě odpudivý protějšek výměně repulzí síla 1

2 Energie (kj/mol) Nekovalentní komplex vdw molekula 2 vs repulze... komplex hloubka minima vdw profil atrakce charakter. D (pm) E D kj/mol 1 2 ( 1 Σ g+ ) ( Σ u+ ) vzdálenost (10-10 m) Multipl. sp. singlet triplet Stabilita nekovalentních komplexů hloubka minima stabilita nekov. komplexu 4-20 kj/mol slabé (hlavně disperzní síly) kj/mol silnější, zejména díky vodíkovým vazbám až 100 kj/mol iontové komplexy je-li en. < 10.5 kj/mol pak je za normální teploty vdw molekula velmi nestabilní ( A B) ( ) Δ E = E... E A + E B Stabilita nekovalentních komplexů při asociaci molekul klesá entropie u vdw komplexů hraje entropie významnou roli Gibbsova energie (volná energie) ΔG = Δ TΔS entalpie entropie Stabilizační energie (kj/mol) e...e F Ar...Ar F...F 27.1 N F F...Li Li N N...N 16.8 N 2...N vdw molekuly váží se jinou nežli chemickou vazbou iontové komplexy komplexy s vodíkovou vazbou přenosové (charge-transfer) komplexy pravé vdw komplexy (dominuje disperzní energie) obza P., Zahradník R. Mezimolekulové komplexy, Academia, Praha

3 pomezí mezi nekov. a chemickou vazbou X-... Y donor (,N...) donuje proton akceptor (,N,P...) donuje el. hustotu prodloužení -Y vazby, červený posun v IR R(X...-Y) ~ r vdw (X) + r vdw (Y) Geometrie vodíkové vazby typická vzdálenost vodíkové vazby X-Y je 2.8 Å typicky se pohybuje v rozmezí Å pro velmi silné vod. vazby až okolo 2.0 Å slabé vod. vazby až okolo.5 Å typický úhel X- Y je >150 obě geometrické podmínky musí být splněny současně Chemická vazba elektronová hustota atomu X je donorována do σ* orbitalu vazby Y- Značná část pochází z elektrostatiky Je zde i kovalentní komponenta intramolekulární intrermolekulární C C

Voda, amoniak a fluorovodík anomální teploty tání a

při hydrataci okolo rozpuštěných látek ve vodě se

iontu led β-skládaný list α-šroubovice nukleové

nepolárních látek je strukturovaný solvatační obal, což

zvýšení entropie) hydrofóbní jev alogenová vazba X -

4 Voda, amoniak a fluorovodík anomální teploty tání a varu N Význam vodíkové vazby Význam vodíkových vazeb při hydrataci okolo rozpuštěných látek ve vodě se vytváří hydratační obal ukázka první hydratační vrstvy iontu led β-skládaný list α-šroubovice nukleové kyseliny Význam vodíkových vazeb při hydrataci okolo nepolárních látek je strukturovaný solvatační obal, což vede k tendenci tento obal minimalizovat (snaha o zvýšení entropie) hydrofóbní jev alogenová vazba X - halogen D-X... Y S 1 S 2 S 2 -S 1 >0, dg = d-tds, -TdS < 0 entropie přispívá výhodně 4

5 alogenová vazba A další dvojvodíková vazba π-π interakce 5

Podobné dokumenty

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe Skupenské stavy Plyn Zcela neuspořádané Hodně volného prostoru Zcela volný pohyb částic Částice daleko od sebe Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe