Учеными обнаружена водородная связь нового типа

Учеными обнаружена водородная связь нового типа, которая ранее считалась невозможной или, по крайней мере, весьма маловероятной.

По словам Генрика Кьяргарда, профессора кафедры химии в Университете Копенгагена, возглавлявшего исследование, данное открытие очень важное, поскольку водородные связи – очень значимое явление в химии и биологии. Статья была опубликована в журнале Physical Chemistry Letters (DOI: 10.1021/jz502150d). Профессор химии Йеппе Олсен из университета Орхус искренне удивлен результатами исследования, показавшими, что водородные связи могут образовываться между атомами фосфора и водорода.

Молекулы в целом электронейтральные частицы, однако некоторые молекулы представляют собой диполи, поскольку положительные и отрицательные заряды распределены неравномерно. По аналогии с магнитом, который имеет северный и южный полюса. Всем известно, что одноименные полюса отталкиваются друг от друга, в то время как два противоположных полюса притягиваются друг к другу. Точно также и с молекулами: межмолекулярные связи предпочтительно образуются между разноименными зарядами. Результаты же данного исследования свидетельствуют о том, что в данном случае водородные связи не следуют фундаментальному правилу. Вместо этого связь образуется между положительно заряженным атомом фосфора и положительно заряженным атомом водорода.

Олсен отмечает, что не только Кьяргард и его коллеги обнаружили новый тип водородной связь в экспериментах – они также предоставили отличное теоретическое объяснение для этого феномена. Дело в том, что заряд атомов не является равномерно распределенным по поверхности, как это считается в упрощенной модели. На самом деле распределение заряда по поверхности атома неоднородное. Если бы вокруг атома фосфора был равномерно распределен положительный заряд, то водородная связь не смогла бы образоваться. Но она есть, это подтверждается значениями энергии этих связей. Это означает, что имеются локальные скопления отрицательного заряда.

Открытие специфических водородных связей было сделано с помощью инфракрасной спектроскопии. Данный метод позволяет путем облучения инфракрасным светом получать набор колебательных частот, что позволяет подтвердить наличие либо отсутствие той или иной связи.

По словам ученого, открытие имеет важное значение. Это новый вид водородных связей, которые ученые будут исследовать дальше, поскольку соединений, содержащих водород и фосфор, в природе, включая человеческий организм, очень много.