1 16. Wodór i jego odmiany cząsteczkowe. Wodór posiada dwie

16. Wodór i jego odmiany cząsteczkowe. Wodór
posiada dwie odmiany wodoru cząsteczkowe H2, ortowodór i parawodór, różniące się nieznacznie własnościami fizycznym i chemicznymi, co przypisuje
się przeciwnej orientacji spinów protonów. Stosunek
ilościowy ortowodoru do parawodoru przy 25ºC wynosi 3:1, w czym przejawia się i tu ćwiartowanie. Jednakże w pobliżu zera absolutnego wodór składa się
już wyłącznie ze słabiej związanego parawodoru, co
jest zrozumiałe, gdyż w tych warunkach bardzo silnie
osłabione strumienie C już nie są rozróżnialne. Tę
szczególną własność wodoru można by objaśnić
jego powstaniem helu przed wodorem. Jeśli bowiem
strumień kosmiczny podzielił się najpierw na tetratony helu a potem na monotony wodoru, w procesie
podziału na monotony miejsca, w których strumień
kosmiczny dzielił się na tetratony mogły dzielić się z
mniejszą stratą substancji, czego wynikiem były silniejsze strumienie C. Jeden na cztery bardzo silnych
strumień C byłby zatem wyraźnie silniejszy. Cząsteczki wodoru słabiej związane, to te utworzone z
atomów z takim strumieniem C.
Inną osobliwością wodoru i niektórych innych
pierwiastków jednowartościowych jest to, że w niektórych związkach chemicznych są dwuwartościowe:
„WIĄZANIE WODOROWE, rodzaj oddziaływania za pośrednictwem wodoru, tworzącego tzw. mostek wodorowy między atomami wchodzącymi w
skład 2 cząsteczek tych samych lub różnych substancji chemicznych (wiązanie wodorowe międzycząsteczkowe) lub tej samej substancji (wiązanie
wodorowe wewnątrz-cząsteczkowe); wiązanie wodorowe ma istotne znaczenie w asocjacji cząste-
1
czek; występuje w bardzo wielu związkach chemicznych, m. in. w wodzie, białkach i kwasach nukleinowych” (Z. Encykl. PWN).
Wiązania mostkowe wodoru wskazują na to, że
także skrajnie silne strumienie C 0] i [0 są w porównaniu z tymi helu osłabione, co umożliwia wiązanie
obustronne. Z jednej stronny wodór wiązałby słabym
wiązaniem wodorowym, z drugiej silnym wiązaniem
atomowym (10-30 kJ/mol w porównaniu 432 kJ/mol),
podobnie jak w fluorowodorze:
…F–H…F–H…F–H…F–H…F–H… F–H…
(wiązanie wodorowe zaznacza się kropeczkami).
Wiązanie wodorowe nie jest cechą wyłącznie
wodoru. Także u litu i fluoru, skrajnie silne, warunkujące jednowartościowość strumienie C, umożliwiają
w szczególnych przypadkach połączenia obustronne, jak w związkach: N–F…Li–F oraz LiF…LiF.
Jednakże w chlorze, następnym w grupie fluorowców, energia wyjścia strumienia C o wyższej EC jest
na tyle niższa, że chlor wiąże obustronnie także z
dwuwartościowym tlenem, tworząc ClO2.
2