Открыт новый тип невероятно прочной химической связи
В новом исследовании ученым удалось сохранить эти промежуточные состояния достаточно долго, чтобы провести детальное исследование. Они обнаружили водородную связь с прочностью ковалентной связи, связывающую атомы вместе в нечто, напоминающее молекулу.
Для этого исследователи растворили фтористый водород в воде и наблюдали, как взаимодействуют атомы водорода и фтора. Атомы фтора притягиваются к атомам водорода из-за дисбаланса положительных и отрицательных зарядов на их поверхностях, что является классической структурой водородной связи. Каждый атом водорода при этом имел тенденцию быть зажатым между двумя атомами фтора.
Но эти «бутерброды» были связаны вместе намного прочнее, чем обычные водородные связи, которые легко разорвать. В нашем же случае атомы водорода «подпрыгивали» между атомами фтора, образуя связи столь же прочные, как ковалентные. В результате получалось нечто, похожее на молекулу, которую водородные связи никак не должны образовывать.
Но механизм новой связи был электростатическим, то есть он включал в себя различия в положительном и отрицательном заряде, которые определяют именно водородный тип связи.
Новая связь обладала прочностью в 45,8 килокалорий на моль (единица энергии химической связи) — больше, чем у некоторых ковалентных связей. Молекулы азота, например, состоят из двух атомов азота, связанных вместе с силой около 40 ккал/моль, согласно LibreTexts. А водородная связь и вовсе обычно имеет энергию от 1 до 3 ккал/моль — разница очевидна.
