химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

тате появляются резонансные силы взаимодействия, убывающие с расстоянием как /*3. Эти взаимодействия

существенно влияют на оптические свойства молекул, в частно-' сти молекул биополимеров (см. гл. 5).

Мы рассмотрели ван-дер-ваальсово, нехимическое взаимодействие электронных систем. Отталкивание, т. е. положительный член в выражении для потенциала межмолекулярных сил (например, член, пропорциональный г-12 в (4, 2)), проявляется лишь на малых расстояниях. Происхождение этого отталкивания, наглядно интерпретируемого как невозможность пространственного совмещения двух электронных систем, раскрывается квантовой механикой. Отталкивание систем с насыщенными валентностями характеризует насыщаемость химических связей. Рассмотрим взаимодействие молекулы Н2 с атомом Н. Спины электронов в Н2 антипараллельны. Имеем

Н — Н Н

а Ь с

U ' t

12 3

При обмене местами спина 3 со спином 2 получаем

Н Н Н

a be

tt I 1 3 2

Но состояние с параллельными спинами отвечает отталкиванию— обмен спинами ведет к повышению энергии. Обмен 1 ^=3 не уничтожает молекулы Н2 как устойчивой системы, но также приводит к повышению энергии, так как спины 1 и 3 параллельны и их координатная волновая функция антисимметрична, т. е. соответствует состоянию отталкивания. В обоих случаях обмена молекула Н2 отталкивает атом Н. Силы отталкивания — обменные силы. Их теоретический расчет возможен в простейших случаях [23], ко для практических целей всегда можно пользоваться эмпирическими потенциалами (даже моделью твердых сфер с ван-дер-ваальсовыми радиусами).

§ 4.4. ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ И СТРУКТУРА ВОДЫ

Наряду с ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями водородные связи являются важнейшими для биологии и биофизики нехимическими взаимодействиями. Мы уже видели, что водородные связи стабилизуют вторичную структуру полипептидных цепей. То же относится к конформационному строению нуклеиновых кислот и углеводов.

Биополимеры функционируют в водном окружении. Вода — особая жидкость, обладающая рядом аномалий. Они также обусловлены водородными связями.

Понятие «водородная связь» было впервые введено в 1920 г. Латимером и Родебушем [28] для объяснения свойств ассоциированных веществ (наиболее важное из них — вода). Атом водорода, содержащийся в группах О—Н, N—Н, Н—F, Н—С1 и иногда в S—Н и С—Н, образует специфическую связь с атомами О, N, F, С1 той же или другой молекулы

^N-H" ?(>=(/ (4,22)

Наличие такой связи отражается на физических и физико-химических свойствах вещества. Так, межмолекулярные водородные связи определяют ассоциацию соответствующих жидкостей.

Таблица 4.5

Свойства изоэлектронных жидкостей

Вещество Гпл, °к Теплота испарения, ккал/моль Молярный объем, см31моль

Фтористый водород HF 181 292 7,20 20,2

Вода Н20 273 373 9,72 18,0

Аммиак NH3 195 240 5,57 20,8

Метай СН4 89 112 2,21 34,0

Ассоциированные вещества характеризуются большими тепло-тами испарения, высокими температурами плавления и кипения и большими различиями между ними, Сравним четыре вещества, состоящие из изоэлектронных молекул (табл. 4.5). Метан — не-ассоциированная жидкость без водородных связей. Остальные вещества ассоциированы. Сравним свойства двух изомерных веществ: этанола и диметилэфира. В этанол входит группа ОН, образующая водородную связь. В диметилэфире водородные связи отсутствуют (табл. 4.6).

Таблица 4.6

Свойства этанола и диметилэфира

Вещество гил- °К кип' А Теплота испарения, ккал/моль

Этанол С2Н5ОН Диметилэфир (СН3)20 161 136 351 249 10,19 4,45

Водородные связи определяют большие значения диэлектрических проницаемостей и отклонения величин дипольных моментов молекул от векторной суммы дипольных моментов связей.

Диэлектрические проницаемости типичных ассоциированных жидкостей при 20 °С равны соответственно: вода — 80, HCN — 95, формамид — 84, метанол — 33, аммиак — 15,5.

Структурные исследования кристаллов, содержащих водородные связи, показывают, что при связывании атомом водорода двух электроотрицательных атомов А и В расстояние между ними RAB обычно меньше суммы ван-дер-ваальсовых радиусов. Соответствующие данные приведены в табл. 4.7 [29]. Суммы ван-дер-ваальсовых радиусов относятся только к атомам А и В, скажем к атомам О в связи О—Н* ? «О. Цифры в последнем столбце таблицы определены Пиментелом и Мак-Клелланом из спектроскопических данных [29].

Таблица 4.7

Межатомные расстояния в кристаллах

Водородные связи А-Н--Б Вещества А-Н Сумма ван-дер-ваальсовых радиусов А и Б, А ДАВ. А Оценка сжатия, вызванного водородной

СВЯЗЬЮ,

А

о~н-•-О Неорганические 2,80 2,55 0,65

кислоты

Карбоновые кис- 2,63 0,57

лоты

Фенолы 2,67 0,53

Спирты 2,74 0,46

Лед 2,90 (3,05)1) 2,76 0,40

О-Н• • • N

2,80 0,5

N—Н . ? • О Соли аммония 2,90 (3,05) 2,88 0,5

Амиды

2,93 0,4

Амины 3,04 0,3

N-H- ? -N 3,00 (3,30) 3,10 0,4

О-Н - • -С1 3,20 3,08

N—Н • • • F 2,85 (3,00) 2,78 —N-H- • -CI 3,30 (3,45) 3,21 —•

F—Н • • • F 2,70 2,44 —•

) В скобках указаны максимальные

страница 69
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
готовые дачи под ключ новая рига
автономный рукомойник ар-15 купить в москве
посуда руффони купить
Кофейные сервизы На 6 персон купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(27.04.2017)