Средняя соль образуется при взаимодействии: 30 баллов 1. Кислая соль образуется при взаимодействии водных растворов, содержащих: а) 1

Содержание

Способы получения кислых, основных и комплексных солей — урок. Химия, 8–9 класс.

Способы получения кислых солей

1. Кислые соли образуются при взаимодействии средних солей с кислотами.

  

Например, если к раствору сульфата натрия добавить раствор серной кислоты, из полученного раствора можно выкристаллизовать гидросульфат натрия:

Na2SO4+h3SO4→2NaHSO4.

 

Нерастворимые в воде природные карбонаты (известняк и другие) в присутствии воды и углекислого газа (угольной кислоты) превращаются в растворимые гидрокарбонаты.

 

Например, карбонат кальция превращается в гидрокарбонат:

CaCO3+h3O+CO2⏟h3CO3→CaHCO32.

 

В результате этой химической реакции возрастает жёсткость природной воды, обусловленная присутствием растворимых солей кальция и магния, образуются карстовые пещеры, а также происходит разрушение коралловых рифов.

 

Видеофрагмент:

Взаимопревращение карбонатов и гидрокарбонатов

2. Кислые соли образуются при неполной нейтрализации многоосновных кислот.

Например, при взаимодействии гидроксида натрия с серной кислотой в соотношении количества вещества \(1 : 1\) образуется гидросульфат натрия:
NaOH+h3SO4→NaHSO4+h3O.

Если гидроксид кальция взаимодействует с фосфорной (ортофосфорной) кислотой в
соотношении количества вещества \(1 : 2\), образуется дигидрофосфат кальция:
CaOh3+2h4PO4→Cah3PO42+2h3O.

3. Кислые соли образуются при действии избытка кислотного оксида на основание.

Например, если гидроксид натрия реагирует с оксидом углерода(\(IV\)) в соотношении количества вещества \(1 : 1\), образуется гидрокарбонат натрия:

NaOH+CO2→NaHCO3.

Способы получения основных солей

1. Основные соли образуются при взаимодействии щелочей с растворимыми в воде солями.

Например, если смешать растворы хлорида кальция и гидроксида кальция, из полученного раствора можно выкристаллизовать гидроксохлорид кальция:
CaOh3+CaCl2→2CaOHCl.

 

2. Основные соли образуются при взаимодействии избытка основания с кислотой.

Например, гидроксохлорид кальция  образуется при неполной нейтрализации гидроксида кальция соляной кислотой:
CaOh3+HCl→CaOHCl+h3O.

 

3. Гидроксокарбонат меди(\(II\)), свинца(\(II\)), цинка и некоторых других металлов образуется при взаимодействии растворов солей этих металлов с растворами карбонатов.


Например
, при взаимодействии раствора сульфата меди(\(II\)) (медного купороса) с раствором карбоната натрия (соды) образуется осадок гидроксокарбоната меди:

2CuSO4+2Na2CO3+h3O→CuOh3CO3↓+CO2↑+2Na2SO4.

 

Видеофрагмент:

Получение основного карбоната меди

Получение комплексных солей

1. Комплексные соли образуются при действии растворов щелочей на амфотерные гидроксиды.
 
Например, при действии раствора гидроксида калия на гидроксид цинка образуется тетрагидроксоцинкат калия:
2KOH+ZnOh3→K2ZnOh5.

При действии разбавленного раствора гидроксида натрия на гидроксид алюминия образуется тетрагидроксоалюминат натрия:

NaOH+AlOh4→NaAlOh5.

2. Ещё один способ получения комплексных солей — действие растворов щелочей на амфотерные оксиды.

Например, при действии раствора гидроксида натрия на оксид цинка образуется тетрагидроксоцинкат натрия:

2NaOH+ZnO+h3O→Na2ZnOh5.

Комплексные соли образуются также при растворении в щёлочи цинка или алюминия.

 

Одним из продуктов реакции в этом случае является водород:

2NaOH+Zn+2h3O→Na2ZnOh5+h3↑,

2NaOH+2Al+6h3O→2NaAlOh5+3h3↑.

Кислые и средние соли | Дистанционные уроки

09-Дек-2014 | комментария 4 | Лолита Окольнова

Задания на соли встречаются в ЕГЭ не только в части А, но и в части С.

 

Давайте разберем основные примеры задач на

 

 

 

 

1. Определите, какое вещество, и в каком количестве образуется, если прореагировали (н.у.):

а) 0,2 моль Н2S и 0,2 моль КОН;

б) 2,24 л SO2 и 4 г NaOH;

в) 4,48 л СО2 и 7,4 г Са(ОН)2;

г) 4,48 л аммиака и 19,6 г серной кислоты;

д) 0,3 моль гидроксида натрия и 0,3 моль фосфорной кислоты;

е) 4,48 л аммиака и 100 г 9,8 %-ного раствора фосфорной кислоты;

ж) 14,2 г Р2О5 и 0,4 моль КОН;

з) 5,6 г оксида кальция и 0,2 моль серной кислоты.

 

Итак, как образуются кислые и средние соли?

 

Обычно это взаимодействие основного оксида или основания с кислотой или кислотным оксидом.

 

Какая соль образуется — зависит от соотношения реагентов

 

LiOH + h3SO3 = LiHSO3 + h3O (образовалась кислая соль)

 

(1 моль щелочи   :   1 моль кислоты)

 

2LiOH + h3SO4 = Li2SO4 + 2h3O (образовалась средняя соль)

 

(2 моль щелочи   :   1 моль кислоты)

 

Вывод:

 

  • если в избытке основание, то  образуется средняя соль;
  • при эквимолярном соотношении — кислая соль

 

Обратите внимание — сравнивать нужно именно количества веществ — моли!

 

В нашем задании:

 

а) соотношение сероводорода и гидроксида калия 1:1, значит, получится кислая соль KHS;

 

б) 0,1 моль SO2  и  0,1 моль NaOH  (формулы: n=m\Mr и т=V\V м). Соль — NaHSO3

 

в) 0,2 моль CO2 и 0,1 моль Ca(OH)2:

 

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + h3O

 

Т.к. реагируют двухвалентный кальций и кислотный остаток имеет заряд -2, то образуется карбонат кальция — средняя соль

 

г) 0,2 моль Nh4 и 0.2 моль h3SO4. Соотношение 1:1, значит, получится соль — Nh5HSO4 — гидросульфат аммония;

 

д) NaOH и h4PO4. Соотношение 1:1. Получится Nah3PO4 — дигидрофосфат натрия — кислая соль;

 

e)  0.2 моль Nh4 и 0.1 моль (см. формулу массовой доли ω). Аммиак в избытке, значит, получится средняя соль — (Nh5)2SO4

 

ж) 0.1 моль P2O5 и 0,4 моль КОН

 

3KOH + h4PO4 = K3PO4 + 3h3O

 

Гидроксид калия дан в значительном избытке, значит, получится фософат калия — средняя соль

 

з) 0.1 моль CaO и 0.2 моль h3SO4

 

CaO + 2h3SO4 = Ca(НSO4)2 + h3O

 

2. Определить количества растворенных веществ в растворе, полученном пропусканием через 200 г 4 %-ного раствора гидроксида натрия при н.у.:

а) 1,12 л углекислого газа;

б) 2,24 л сернистого газа;

в) 3,36 л сероводорода;

г) 4,48 л углекислого газа;

д) 20 г SO3.

 

n(NaOH)=m(раствора)*ω \Mr = 200 г*0.04 \40 г\моль =  0.2 моль

 

Выпишем все уравнения:

 

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + h3O

0,05        0.2 —> 0,05 моль

 

SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + h3O

0.1          0.2   —> 0.1 моль

 

h3S + NaOH    =      NHS + h3O

0,15    0.2 моль —> 0,15 моль

 

CO2 + NaOH = NaHCO3

   0.2        0.2 —> 0.2 моль

 

SO3 + NaOH = NaHSO4

0.25     0.2  —> 0.2 моль

 

Количества вещества продукта реакции находим традиционно по недостатку.

 

Еще на эту тему:

Обсуждение: «Кислые и средние соли»

(Правила комментирования)

Химические свойства солей: средних, кислых, основных, комплексных.

Химические свойства средних солей

Взаимодействие средних солей с металлами

Реакция соли с металлом протекает в том случае, если исходный свободный металл более активен, чем тот, который входит в состав исходной соли. Узнать о том, какой металл более активен, можно, воспользовавшись электрохимическим рядом напряжений металлов.

Так, например, железо взаимодействует с сульфатом меди в водном растворе, поскольку является более активным, чем медь (левее в ряду активности):

В то же время железо не реагирует с раствором хлорида цинка, поскольку оно менее активно, чем цинк:

Следует отметить, что такие активные металлы, как щелочные и щелочноземельные, при их добавлении к водным растворам солей будут прежде всего реагировать не с солью, а входящей в состав растворов водой.

Взаимодействие средних солей с гидроксидами металлов

Оговоримся, что под гидроксидами металлов в данном случае понимаются соединения вида Me(OH)x.

Для того чтобы средняя соль реагировала с гидроксидом металла, должны одновременно (!) выполняться два требования:

  • в предполагаемых продуктах должен быть обнаружен осадок или газ;
  • исходная соль и исходный гидроксид металла должны быть растворимы.

Рассмотрим пару случаев, для того чтобы усвоить данное правило.

Определим, какие из реакций ниже протекают, и напишем уравнения протекающих реакций:

  • 1) PbS + KOH
  • 2) FeCl3 + NaOH

Рассмотрим первое взаимодействие сульфида свинца и гидроксида калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», обозначив таким образом, что пока не известно, протекает ли реакция на самом деле:

В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид свинца (II), который, судя по таблице растворимости, нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако, вывод о том, что реакция протекает, пока сделать нельзя, так как мы не проверили удовлетворение еще одного обязательного требования – растворимости исходных соли и гидроксида. Сульфид свинца – нерастворимая соль, а значит реакция не протекает, так как не выполняется одно из обязательных требований для протекания реакции между солью и гидроксидом металла. Т.е.:

Рассмотрим второе предполагаемое взаимодействие между хлоридом железа (III) и гидроксидом калия. Запишем предполагаемую реакцию ионного обмена и пометим ее слева и справа «шторками», как и в первом случае:

В предполагаемых продуктах мы видим гидроксид железа (III), который нерастворим и должен выпадать в осадок. Однако сделать вывод о протекании реакции пока еще нельзя. Для этого надо еще убедиться в растворимости исходных соли и гидроксида. Оба исходных вещества растворимы, значит мы можем сделать вывод о том, что реакция протекает. Запишем ее уравнение:

Реакции средних солей с кислотами

Средняя соль реагирует с кислотой в том случае, если образуется осадок или слабая кислота.

Распознать осадок среди предполагаемых продуктов практически всегда можно по таблице растворимости. Так, например, серная кислота реагирует с нитратом бария, поскольку в осадок выпадает нерастворимый сульфат бария:

Распознать слабую кислоту по таблице растворимости нельзя, поскольку многие слабые кислоты растворимы в воде. Поэтому список слабых кислот следует выучить. К слабым кислотам относят H2S, H2CO3, H2SO3, HF, HNO2, H2SiO3 и все органические кислоты.

Так, например, соляная кислота реагирует с ацетатом натрия, поскольку образуется слабая органическая кислота (уксусная):

Следует отметить, что сероводород H2S является не только слабой кислотой, но и плохо растворим в воде, в связи с чем выделяется из нее в виде газа (с запахом тухлых яиц):

Кроме того, обязательно следует запомнить, что слабые кислоты — угольная и сернистая — являются неустойчивыми и практически сразу же после образования разлагаются на соответствующий кислотный оксид и воду:

Выше было сказано, что реакция соли с кислотой идет в том случае, если образуется осадок или слабая кислота. Т.е. если нет осадка и в предполагаемых продуктах присутствует сильная кислота, то реакция не пойдет. Однако есть случай, формально не попадающий под это правило, когда концентрированная серная кислота вытесняет хлороводород при действии на твердые хлориды:

Однако, если брать не концентрированную серную кислоту и твердый хлорид натрия, а растворы этих веществ, то реакция действительно не пойдет:

Реакции средних солей с другими средними солями

Реакция между средними солями протекает в том случае, если одновременно (!) выполняются два требования:

  • исходные соли растворимы;
  • в предполагаемых продуктах есть осадок или газ.

Например, сульфат бария не реагирует с карбонатом калия, поскольку несмотря на то что в предполагаемых продуктах есть осадок (карбонат бария), не выполняется требование растворимости исходных солей.

В то же время хлорид бария реагирует с карбонатом калия в растворе, поскольку обе исходные соли растворимы, а в продуктах есть осадок:

Газ при взаимодействии солей образуется в единственном случае – если смешивать при нагревании раствор любого нитрита с раствором любой соли аммония:

Причина образования газа (азота) заключается в том, что в растворе одновременно находятся катионы NH4+ и анионы NO2 , образующие термически неустойчивый нитрит аммония, разлагающийся в соответствии с уравнением:

Реакции термического разложения солей

Разложение карбонатов

Все нерастворимые карбонаты, а также карбонаты лития и аммония термически неустойчивы и разлагаются при нагревании. Карбонаты металлов разлагаются до оксида металла и углекислого газа:

а карбонат аммония дает три продукта – аммиак, углекислый газ и воду:

Разложение нитратов

Абсолютно все нитраты разлагаются при нагревании, при этом тип разложения зависит от положения металла в ряду активности. Схема разложения нитратов металлов представлена на следующей иллюстрации:

Так, например, в соответствии с этой схемой уравнения разложения нитрата натрия, нитрата алюминия и нитрата ртути записываются следующим образом:

Также следует отметить специфику разложения нитрата аммония и нитрата железа (II):

Реакция разложения нитрата железа (II) снова стала встречаться в ЕГЭ по химии. В заданиях фигурирует формулировка о его разложении в токе воздуха, однако, что в токе воздуха, что без него, уравнение будет одинаковым. Писать оксид FeO при разложении нитрата железа (II) будет ошибкой.

Разложение солей аммония

Термическое разложение солей аммония чаще всего сопровождается образованием аммиака:

В случае, если кислотный остаток обладает окислительными свойствами, вместо аммиака образуется какой-либо продукт его окисления, например, молекулярный азот N2 или оксид азота (I):

Разложение хлората калия

Реакция разложения хлората калия может протекать по-разному. В присутствии катализатора (как правило MnO2), реакция приводит к образованию хлорида калия и кислорода:

Без катализатора, реакция будет протекать по типу сопропорционирования:

Химические свойства кислых солей

Отношение кислых солей к щелочам и кислотам

Кислые соли реагируют с щелочами. При этом, если щелочь содержит тот же металл, что и кислая соль, то образуются средние соли:

Также, если в кислотном остатке кислой соли осталось два или более подвижных атомов водорода, как, например, в дигидрофосфате натрия, то возможно образование как средней:

так и другой кислой соли с меньшим числом атомов водорода в кислотном остатке:

Важно отметить, что кислые соли реагируют с любыми щелочами, в том числе и теми, которые образованы другим металлом. Например:

Кислые соли, образованные слабыми кислотами, реагируют с сильными кислотами аналогично соответствующим средним солям:

Термическое разложение кислых солей

Все кислые соли при нагревании разлагаются. В рамках программы ЕГЭ по химии из реакций разложения кислых солей следует усвоить, как разлагаются гидрокарбонаты. Гидрокарбонаты металлов разлагаются уже при температуре более 60 оС. При этом образуются карбонат металла, углекислый газ и вода:

Последние две реакции являются основной причиной образования накипи на поверхности водонагревательных элементов в электрических чайниках, стиральных машинах и т.д.

Гидрокарбонат аммония разлагается без твердого остатка с образованием двух газов и паров воды:

Химические свойства основных солей

Основные соли всегда реагируют со всеми сильными кислотами. При этом могут образоваться средние соли, если использовались кислота с тем же кислотным остатком, что и в основной соли, или смешанные соли, если кислотный остаток в основной соли отличается от кислотного остатка реагирующей с ней кислоты:

Также для основных солей характерны реакции разложения при нагревании, например:

Химические свойства комплексных солей (на примере соединений алюминия и цинка)

В рамках программы ЕГЭ по химии следует усвоить химические свойства таких комплексных соединений алюминия и цинка, как тетрагидроксоалюминаты и третрагидроксоцинкаты.

Тетрагидроксоалюминатами и тетрагидроксоцинкатами называют соли, анионы которых имеют формулы [Al(OH)4] и [Zn(OH)4]2- соответственно. Рассмотрим химические свойства таких соединений на примере солей натрия:

Данные соединения, как и другие растворимые комплексные, хорошо диссоциируют, при этом практически все комплексные ионы (в квадратных скобках) остаются целыми и не диссоциируют дальше:

Действие избытка сильной кислоты на данные соединения приводит к образованию двух солей:

При действии же на них недостатка сильных кислот в новую соль переходит только активный металл. Алюминий и цинк в составе гидроксидов выпадают в осадок:

Осаждение гидроксидов алюминия и цинка сильными кислотами не является удачным выбором, поскольку сложно добавить строго необходимое для этого количество сильной кислоты, не растворив при этом часть осадка. По этой причине для этого используют углекислый газ, обладающий очень слабыми кислотными свойствами и благодаря этому не способный растворить осадок гидроксида:

В случае тетрагидроксоалюмината осаждение гидроксида также можно проводить, используя диоксид серы и сероводород:

В случае тетрагидроксоцинката осаждение сероводородом невозможно, поскольку в осадок вместо гидроксида цинка выпадает его сульфид:

При упаривании растворов тетрагидроксоцинката и тетрагидроксоалюмината с последующим прокаливанием данные соединения переходят соответственно в цинкат и алюминат:

Соли: химические свойства и способы получения

Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:

Классификация неорганических веществ

Соли – это сложные вещества, которые состоят из катионов металлов и анионов кислотных остатков.

 

 

1. Соли можно получить взаимодействием кислотных оксидов с основными. 

кислотный оксид + основный оксид = соль

Например, оксид серы (VI) реагирует с оксидом натрия с образованием сульфата натрия:

SO3  +  Na2O  →  Na2SO4

 

2. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами. При этом щелочи взаимодействуют с любыми кислотами: и сильными, и слабыми. 

Щелочь + любая кислота = соль + вода

Например, гидроксид натрия реагирует с соляной кислотой:

HCl  +  NaOH → NaCl  +  H2O

При взаимодействии щелочей с избытком многоосновной кислоты образуются кислые соли.

Например, гидроксид калия взаимодействует с избытком фосфорной кислоты с образованием гидрофосфата калия или дигидрофосфата калия:

 

H3PO4  +  KOH  →  KH2PO4  +  H2O

H3PO4  +  2KOH  →  K2HPO4  +  2H2O

 

Нерастворимые основания реагируют только с растворимыми кислотами.

Нерастворимое основание + растворимая кислота = соль + вода

Например, гидроксид меди (II) реагирует с серной кислотой:

H2SO4  +  Cu(OH)2 → CuSO4  +  2H2O

Все амфотерные гидроксиды — нерастворимые. Следовательно, они ведут себя как нерастворимые основания при взаимодействии с кислотами:

Амфотерный гидроксид + растворимая кислота = соль + вода

Например, гидроксид цинка (II) реагирует с соляной кислотой:

2HCl  +  Zn(OH)2 → ZnCl2  +  2H2O

Также соли образуются при взаимодействии аммиака с кислотами (аммиак проявляет основные свойства).

Аммиак + кислота = соль

Например, аммиак реагирует с соляной кислотой:

NH3  +  HCl → NH4Cl

 

 

 

 

3. Взаимодействие кислот с основными оксидами и амфотерными оксидами. При этом растворимые кислоты  взаимодействуют с любыми основными оксидами.

Растворимая кислота + основный оксид = соль + вода

Растворимая кислота + амфотерный оксид = соль + вода

Например, соляная кислота реагирует с оксидом меди (II):

2HCl  +  CuO   →  CuCl2  +  H2O

 

 

4. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами. Сильные основания взаимодействуют с любыми кислотными оксидами.

Щёлочь + кислотный оксид → соль + вода

Например, гидроксид натрия взаимодействует с углекислым газом с образованием карбоната натрия:

2NaOH  +  CO2  →  Na2CO3  +  H2O

При взаимодействии щелочей с избытком кислотных оксидов, которым соответствуют многоосноосновные кислоты, образуются кислые соли.

Например, при взаимодействии гидроксида натрия с избытком углекислого газа образуется гидрокарбонат натрия:

NaOH  +  CO2  →  NaHCO3

Нерастворимые основания взаимодействуют только с кислотными оксидами сильных кислот.

Например, гидроксид меди (II) взаимодействует с оксидом серы (VI), но не вступает в реакцию с углекислым газом:

Cu(OH)2  +  CO2  ≠  

Cu(OH)2  +  SO3  →  CuSO4  +  H2O  

 

 

 

 

 

5. Соли образуются при взаимодействии кислот с солями. Нерастворимые соли взаимодействуют только с более сильными кислотами (более сильная кислота вытесняет менее сильную кислоту из соли). Растворимые соли взаимодействуют с растворимыми кислотами, если в продуктах реакции есть осадок, газ или вода или слабый электролит.

Например: карбонат кальция CaCO3  (нерастворимая соль угольной кислоты) может реагировать с более сильной серной кислотой.

CaCO3 + H2SO4  →  CaSO4 + 2H2O + CO2

Силикат натрия (растворимая соль кремниевой кислоты) взаимодействует с соляной кислотой, т.к. в ходе реакции образуется нерастворимая кремниевая кислота:

Na2SiO3 + 2HCl  →  H2SiO3↓ + 2NaCl

 

 

 

6. Соли можно получить окислением оксидов, других солей, металлов и неметаллов (в щелочной среде) в водном растворе кислородом или другими окислителями.

Например, кислород  окисляет сульфит натрия до сульфата натрия:

2Na2SO3  + O2  →  2Na2SO4

 

7. Еще один способ получения солей — взаимодействие металлов с неметаллами. Таким способом можно получить только соли бескислородных кислот.

Например, сера взаимодействует с кальцием с образованием сульфида кальция:

Ca  + S  →  CaS

 

8. Соли образуются при растворении металлов в кислотах. Минеральные кислоты и кислоты-окислители (азотная кислота, серная концентрированная кислота) реагируют с металлами по-разному.

Кислоты-окислители реагируют с металлами с образованием продуктов восстановления азота и серы. Водород в таких реакциях не выделяется! 

Минеральные кислоты реагируют по схеме: 

металл + кислота → соль + водород

При этом с кислотами реагируют только металлы, расположенные в ряду активности левее водорода. А образуется соль металла с минимальной степенью окисления.

Например, железо растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида железа (II):

Fe + 2HCl → FeCl2  + H2

 

 

9. Соли образуются при взаимодействии щелочей с металлами в растворе и расплаве. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция, в растворе образуется комплексная соль и водород, в расплаве — средняя соль и водород.

! Обратите внимание! С щелочами в растворе реагируют только те металлы, у которых оксид с минимальной положительной степенью окисления металла амфотерный!

Например, железо не реагирует с раствором щёлочи, оксид железа (II) — основный. А алюминий растворяется в водном растворе щелочи, оксид алюминия — амфотерный:

2Al + 2NaOH + 6H2+O = 2Na[Al+3(OH)4] + 3H20

 

 

10. Соли образуются при взаимодействии щелочей с неметаллами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Как правило, неметаллы диспропорционируют в щелочах. Не реагируют с щелочами кислород, водород, азот, углерод и инертные газы (гелий, неон, аргон и др.):

NaOH +О2 ≠

NaOH +N2 ≠

NaOH +C ≠

Сера, хлор, бром, йод, фосфор и другие неметаллы диспропорционируют в щелочах (т.е. самоокисляются-самовосстанавливаются).

Например, хлор при взаимодействии с холодной щелочью переходит в степени окисления -1 и +1:

2NaOH + Cl20 = NaCl + NaOCl+ + H2O

Хлор при взаимодействии с горячей щелочью переходит в степени окисления -1 и +5:

6NaOH + Cl20 = 5NaCl + NaCl+5O3 + 3H2O

Кремний окисляется щелочами до степени окисления +4.

Например, в растворе:

2NaOH + Si0 + H2+O= Na2Si+4O3 + 2H20

Фтор окисляет щёлочи:

2F20 + 4NaO-2H = O20 + 4NaF + 2H2O

Более подробно про эти реакции можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

 

 

 

11. Соли образуются при взаимодействии солей с неметалами. При этом протекают окислительно-восстановительные реакции. Один из примеров таких реакций — взаимодействие галогенидов металлов с другими галогенами. При этом более активный галоген вытесняет менее активный из соли.

Например, хлор взаимодействует с бромидом калия:

2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 

Но не реагирует с фторидом калия:

KF +Cl2

 

1. В водных растворах соли диссоциируют на катионы металлов Ме+ и анионы кислотных остатков. При этом растворимые соли диссоциируют почти полностью, а нерастворимые соли практически не диссоциируют, либо диссоциируют только частично.

Например, хлорид кальция диссоциирует почти полностью:

CaCl2  →  Ca2+  +  2Cl

Кислые и основные соли диссоциируют cтупенчато. При диссоциации кислых солей сначала разрываются ионные связи металла с кислотными остатком, затем диссоциирует кислотный остаток кислой соли на катионы водорода и анион кислотного остатка.

Например, гидрокарбонат натрия диссоциирует в две ступени:

 NaHCO3 → Na+ + HCO3

HCO3  → H+ +  CO32–

Основные соли также диссоциируют ступенчато.

Например, гидроксокарбонат меди (II) диссоциирует в две ступени:

 (CuOH)2CO3 → 2CuOH+ + CO32–

CuOH+ → Cu2+ +  OH

Двойные соли диссоциируют в одну ступень.

Например, сульфат алюминия-калия диссоциирует в одну ступень:

 KAl(SO4)2 → K+ + Al3+ + 2SO42–

Смешанные соли диссоциируют также одноступенчато.

Например, хлорид-гипохлорид кальция диссоциирует в одну ступень:

 CaCl(OCl) → Ca2+ + Cl + ClO

Комплексные соли диссоциируют на комплексный ион и ионы внешней сферы.

Например, тетрагидроксоалюминат калия распадается на ионы калия и тетрагидроксоалюминат-ион:

 K[Al(OH)4] → K+ + [Al(OH)4]

 

 

2. Соли взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами. При этом менее летучие оксиды вытесняют более летучие при сплавлении

соль1 + амфотерный оксид = соль2 + кислотный оксид

соль1 + твердый кислотный оксид = соль2 + кислотный оксид

соль + основный оксид ≠ 

Например, карбонат калия взаимодействует с оксидом кремния (IV)  с образованием силиката калия и углекислого газа:

K2CO3 + SiO2 → K2SiO3 + CO2

Карбонат калия также взаимодействует с оксидом алюминия  с образованием алюмината калия и углекислого газа:

K2CO3 + Al2O3 → 2KAlO2 + CO2

 

 

3. Соли взаимодействуют с кислотами. Закономерности взаимодействия кислот с солями уже рассмотрены в данной статье в разделе «Получение солей».

4. Растворимые соли взаимодействуют с щелочами. Реакция возможна, только если образуется газ, осадок, вода или слабый электролит, поэтому с щелочами взаимодействуют, как правило, соли тяжелых металлов или соли аммония.

Растворимая соль + щелочь  = соль2 + основание

Например, сульфат меди (II) взаимодействует с гидроксидом калия, т.к. образуется осадок гидроксида меди (II):

CuSO4 + 2KOH  →  Cu(OH)2 + K2SO4

Хлорид аммония взаимодействует с гидроксидом натрия:

(NH4)2SO4 + 2KOH  →  2NH3↑ + 2H2O + K2SO4

Кислые соли взаимодействуют с щелочами с образованием средних солей.

Кислая соль + щелочь  = средняя соль + вода

Например, гидрокарбонат калия взаимодействует с гидроксидом калия:

KHCO3 + KOH  →  K3CO3 + H2O

 

 

5. Растворимые соли взаимодействуют с солями. Реакция возможна, только если обе соли растворимые, и в результате реакции образуется осадок.

Растворимая соль1 + растворимая соль= соль3 + соль4

Растворимая соль + нерастворимая соль ≠ 

Например, сульфат меди (II) взаимодействует с хлоридом бария, т.к. образуется осадок сульфата бария:

CuSO4 + BaCl2  →  BaSO4↓+ CuCl2

Некоторые кислые соли взаимодействуют с кислыми солями более слабых кислот. При этом более сильные кислоты вытесняют более слабые:

Кислая соль1 + кислая соль= соль3 + кислота

Например, гидрокарбонат калия взаимодействует с гидросульфатом калия:

KHSO+ KHCO3 = H2O + CO2↑ + K2SO4

Некоторые кислые соли могут реагировать со своими средними солями. 

Например, фосфат калия взаимодействует с дигидрофосфатом калия с образованием гидрофосфата калия:

K3PO+ KH2PO4 = 2K2HPO4

 

 

6. Cоли взаимодействуют с металлами. Более активные металлы (расположенные левее в ряду активности металлов) вытесняют из солей менее активные. 

Например, железо вытесняет медь из раствора сульфата меди (II):

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

А вот серебро вытеснить медь не сможет:

CuSO4 + Ag ≠ 

Соль1 + металл= соль2 + металл2

Обратите внимание! Если реакция протекает в растворе, то добавляемый металл не должен реагировать с водой в растворе. Если мы добавляем в раствор соли щелочной или щелочноземельный металл, то этот металл будет реагировать  преимущественно с водой, а с солью будет реагировать незначительно.

Например, при добавлении натрия в раствор хлорида цинка натрий будет взаимодействовать с водой: 

2H2O + 2Na = 2NaOH + H2

Образующийся гидроксид натрия, конечно, будет реагировать с хлоридом цинка:

ZnCl2 + 2NaOH = 2NaCl + Zn(OH)2

Но сам-то натрий с хлоридом цинка, таким образом, взаимодействовать напрямую не будет!

ZnCl2(р-р) + Na ≠ 

А вот в расплаве эта реакция при определенных условиях уже может протекать, так как в расплаве никакой воды нет.  

ZnCl2(р-в) + 2Na = 2NaCl + Zn

И еще один нюанс. Чтобы получить расплав, соль необходимо нагреть. Но многие соли при нагревании разлагаются.  И реагировать с металлом, естественно, при этом не могут. Таким образом, реагировать с металлами в расплаве могут только те соли, которые не разлагаются при нагревании. А разлагаются при нагревании почти все нитраты, нерастворимые карбонаты и некоторые другие соли.

Например, нитрат меди (II) в расплаве не реагирует с железом, так как при нагревании нитрат меди разлагается: 

2Cu(NO3)= 2CuO + 4NO2 + O2

Образующийся оксид меди, конечно, будет реагировать с железом:

CuO + Fe = FeO + Cu

Но сам-то нитрат меди, получается, с железом реагировать напрямую не будет!

Cu(NO3)2, (расплав) + Fe ≠ 

 

 

 

При добавлении меди (Cu) в раствор соли менее активного металла – серебра (AgNO3) произойдет химическая реакция:

2AgNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2Ag

 

При добавлении железа (Fe) в  раствор соли меди (CuSO4) на железном гвозде появился розовый налет металлической меди:

CuSO4  + Fe = FeSO4 + Cu

При добавлении цинка в раствор нитрата свинца (II) на цинке образуется слой металлического свинца:

Pb(NO3)2  + Zn = Pb + Zn (NO3)2

 

 

7. Некоторые соли при нагревании разлагаются

Соли, в составе которых есть сильные окислители, разлагаются с окислительно-восстановительной реакцией. К таким солям относятся:

  • Нитрат, дихромат, нитрит аммония:

NH4NO3 → N2O + 2H2O

NH4NO2→ N2 + 2H2O

(NH4)2Cr2O7  → N2 + 4H2O + Cr2O3

2AgNO→ 2Ag +2NO2 + O2

  • Галогениды серебра (кроме AgF):

2AgCl  → 2Ag + Cl2

Некоторые соли разлагаются без изменения степени окисления элементов. К ним относятся:

  • Карбонаты и гидрокарбонаты:

MgСO3MgO + СО2

2NaНСО3Na2СО3 + СО2 + Н2О

  • Карбонат, сульфат, сульфит, сульфид, хлорид, фосфат аммония:

NH4Cl NH3+ HCl

(NH4)2CO32NH3+ CO2 + H2O

(NH4)2SO4NH4HSO4+ NH3

 

 

7. Соли проявляют восстановительные свойства. Как правило, восстановительные свойства проявляют либо соли, содержащие неметаллы с низшей степенью окисления, либо соли, содержащие неметаллы или металлы с промежуточной степенью окисления.

Например, йодид калия окисляется хлоридом меди (II):

4KI + 2Cu+2 Cl2 → 4KCl  +  2Cu+l + I20

 

 

8. Соли проявляют и окислительные свойства. Как правило, окислительные свойства проявляют соли, содержащие атомы металлов или неметаллов с высшей или промежуточной степенью окисления. Окислительные свойства некоторых солей рассмотрены в статье Окислительно-восстановительные реакции.

Гидроксиды, оксиды, соли | Задачи 165

 

Задача 165. 

Какие из указанных гидроксидов могут образовать основные соли: а)  Cu(OH)2; б)  Ca(OH)2; в)  LiOH; г)  Al(OH)3; д)  KOH.
Решение:

а) Гидроксид меди (II)  Cu(OH)2 – двухкислотный гидроксид, поэтому может образовать основные соли, например сульфат гидроксомеди (II) или хлорид гидроксомеди (II), например: 

б) Гидроксид кальция  Ca(OH)2 — двухкислотный гидроксид, поэтому может образовать основные соли, например сульфат гидроксокальция или хлорид гидроксокальция, например: 

в) Гидроксид лития LiOH — однокислотный гидроксид, поэтому не может образовывать основные соли.

г) Гидроксид алюминия Al(OH)3 – трёхкислотный гидроксид, поэтому может образовывыть одноосновные и двухосновные соли, например: 

д) Гидроксид калия KOH  — однокислотный гидроксид, поэтому основные соли не образует. 

Ответ: а), б), г).2


Задача 166. 

Ангидридом какой кислоты является Р2О5: а) фосфористой; б) двуфосфорной; в) ортофосфорной?
Решение:

Оксид фосфора Р2О5  является ангидридом ортофосфорной кислоты Н3РО4 и двуфосфорной кислоты Н4Р2О7. При взаимодействии с водой оксид фосфора (V) образует ортофосфорную и полифосфоные кислоты (в кристаллическом состоянии выделена только простейшая двуфосфорная кислота): 

Р2О5 + 3H2O = 2H3PO4;

                                   Р2О5 + 2H2O = 2Н4Р2О7.                                  

Структурная формула ортофосфорной кислоты  H3PO4

Структурная формула двуфосфорной кислоты  Н4Р2О7

Таким образом, двуфосфорная кислота представляет собой продукт соединения двух тетраэдров РО4-.

Ангидридом фосфористой кислоты H3PO3  является оксид фосфора (III) Р2О3, который под действием холодной воды медленно взаимодействует с ней, образуя кислоту: 

Р2О3 + 3H2O = 2H3PO3                               

Ответ: а; б.


Задача 167. 

Ангидридом какой кислоты можно считать С12О7: а) хлорной; б) хлорноватой; в) хлорноватистой?
Решение:

а) Оксид хлора (VII) С12О7 можно считать ангидридом хлорной кислоты HClO4, потому что если нагреть хлорную кислоту в присутствии Р2О5, отнимающим воду, то образуется оксид хлора (VII): 

2HClO4 + P2O5 + 2H2O = 2H3PO4 + Cl2O7 

Оксид хлора (VII) С12О7 c водой не смешивается, их взаимодействие происходит на границе раздела фаз, при этом образуется хлорная кислота: 

С12О7 + H2O = 2HClO4 

В соединениях С12О7 и HClO4 атом хлора находится в своей степени окисления +7.

б) Ангидрид хлорноватой кислоты HClO3 не известен. При действии концентрированной серной кислоты на соль хлорноватой кислоты KClO3 вместо него выделяется жёлто-бурый газ с характерным запахом – оксид хлора (IV) ClO2.

в) Ангидридом хлорноватистой кислоты HOCl можно считать оксид хлора (I) Cl2O, потому что в водных растворах кислоты устанавливается два равновесия: 

HOCl ⇔ H+ + OCl;

                                          2HOCl ⇔ Cl2O + H2O                                        

Ответ: а).  


Задача 168.  

Какие из приведенных соединений относятся к пероксидам а) NO2; б) K2O2; в) BaO2; г) MnO2?    
Решение:

Пероксидами или перекисями называются соли перекиси водорода Н2О2. Пероксиды состоят из положительно заряжённых ионов металла и отрицательно заряжённых ионов. Степень окисления кислорода в пероксидах равна -1.

а) NO2 – оксид азота (IV). Степень окисления кислорода в данном соединении равна -1, а азота – равна +4. Значит, NO2 – не пероксид.

б) К2О2 – пероксид калия. Степень окисления калия всегда равна +1, значит, степень окисления кислорода в этом соединении будет равна -1. Таким образом, К2О2 – пероксид.

в) ВаО2 – пероксид бария. Степень окисления бария в соединениях всегда  равна +2, значит, степень окисления кислорода в данном соединении равна -1. Таким образом, ВаО2 – пероксид.

г) MnO2 – оксид марганца (IV). Степень окисления атома марганца равна +4, а степень окисления кислорода в данном соединении равна -2, значит, MnO2 – оксид.

Ответ: б), в).


Задача 169. 

В реакции нейтрализации гидроксида калия ортомышьяковой кислотой эквивалентная масса последней оказалась равной 142 г/моль. Какая соль при этом образовалась: а) ортоарсенат калия; б) гидроортоарсенат калия; в) дигидроортоарсенат калия?
Решение:
Мольная масса ортомышьяковой кислоты равнв 142г/моль.

Уравнения реакций образования :

В реакции а) три иона H+ замещаются на K+ , т.е, N(H+) = 3. Следовательно, согласно формуле fэкв(кислоты) = 1/N(H+)   фактор эквивалентности ортомышьяковой кислоты в реакции а) будет равен fэкв(H3AsO4) = 1/N(H+) = 1/3.  В реакции б) два иона H+ замещаются на K+, т.е, N(H+) =2 и fэкв(H3AsO4) = 1/N(H+) = 1/2.  В реакции в) один ион H+ замещаются на ион К+, т.е,  N(H+) = 1 и fэкв(H3AsO4) = 1/N(H+) = 1/1. Теперь рассчитаем молярную массу эквивалента  H3AsO4 (в г/моль)  — произведение фактора эквивалентности на молярную массу этого вещества по формуле: 

M(fэквВ) = fэкв(В) . М(В)

Или для H3AsO4

M(fэквH3AsO4) = fэкв(H3AsO4) . М(H3AsO4)                                  

Тогда 

Так как по условию задачи эквивалентная масса кислоты равна 142г/моль, что соответствует реакции в), то образовалась соль – дигидроортоарсенат калия.

Ответ: в).


Задача 170. 

Какая формула соответствует марганцовистой кислоте а) НМnО4; б) H4MnO4; в) Н2MnO4?
Решение:

Марганцовистая кислота Н2MnO4 — гидроксид марганца (VI) – гидроксид марганца(VI) – неустойчивое соединение, которое уже в водном растворе диссоциирует до марганцовой кислоты НМnО4  и оксида марганца (IV)  MnO2, который при растворении в воде образует гидроксид марганца (IV) h5MnO4  или  Mn(OH)4:                                       

Марганцовистой кислоте соответствует ангидрид  MnO3, который в свободном виде не получен. Соли марганцовистой кислоты называются манганатами, например  K2MnO4. Манганаты в водных растворах имеют зеленную окраску, которую им придают манганат-ионы  MnO42-. Степень окисления атома марганца в Н2MnO4 равна +6.

Ответ: в).


Задача 171. 

Какая из формул соответствует хлорату бария: а) ВаСI2; б)Ba(OCl)2; в) Ва(ClO3)2; г) Ва(СIО2)2?
Решение:

Хлораты – соли хлорноватой кислоты  HCO3. Ион ClO3  называется хлорат-ион. 

а) ВаСI2 – хлорид бария – соль соляной кислоты  HCl, её соли называются хлоридами.

б) Ba(OCl)2 – гипохлорит бария — соль хлорноватистой кислоты  HlO, её соли называются гиипохлоритами.

в) Ва(ClO3)2 – хлорат бария – соль хлорноватой кислоты  HClO3.

г) Ва(СIО2)2 – хлорит бария – соль хлористой кислоты  HClO2, её соли называются хлоритами.

Ответ: в).


Задача 172. 

Какое название соответствует соли  (CuOH)2CO3: а) гидрокарбонат меди; б) карбонат гидроксомеди (II) в) карбонат дигидроксомеди (II)?
Решение:

а) Гидрокарбонат меди Cu(HCO3)2  – кислая соль угольной кислоты  H2CO3, в которорй один атом водорода замещён на ион меди Cu2+ . Ион HCO3  называется гидрокарбонат-ион, поэтому  соли угольной кислоты, в которой один атом водорода замещён на атом металла, называют гидрокарбонаты.

б) Основная соль образуются при неполном замещении гидроксогрупп основания на кислотный остаток. Основная соль может быть образована металлом, валентность которого равна двум или больше в тех случаях, когда для реакции взято в избытке основание, например: 

2Cu(OH)2 + Na2CO3 = (CuOH)2CO3 + 2NaOH 

Следовательно, (CuOH)2CO3  — основная соль гидроксида меди (II)   Cu(OH)2, в молекуле которого одна гидроксильная группа замещена на кислотный остаток угольной кислоты карбонат-ион  CO32-.

в) Гидроксид меди (II) Cu(OH)2  — двухкислотное основание, поэтому может образовывать только один вид основных солей, в молекулах которых одна гидроксогруппа замещена на кислотный остаток, например CuOHCl  или  (CuOH)2CO3. Следовательно, соль карбонат дигидроксомеди (II) не существует.

Ответ: б).


Задача 173. 

Какая соль образуется при взаимодействии 1 моля гидроксида цинка и 2 молей ортофосфорной кислоты: а) ортофосфат цинка; б) дигидроортофосфат цинка; в) ортофосфат гидроксоцинка; г) гидроортофосфат цинка?  
Решение:

а) Уравнение реакции получения ортофосфата цинка: 

3Zn(OH)2 + 2H3PO4 = Zn3(PO4)2 + 6H2

б) Уравнение реакции получения дигидроортофосфата цинка:

 Zn(OH)2 + 2H3PO4 = Zn3(PO4)2 + 2H2O

в) Уравнение реакции получения ортофосфата гидроксоцинка: 

3Zn(OH)2 + H3PO4 = (ZnOH)3PO4 + 3H2

г) Уравнение реакции получения гидроортофосфата цинка: 

Zn(OH)2 + 2H3PO4 = ZnHPO4 + 2H2

Таким образом, из 1 моля гидроксида цинка и 2 молей орптофосфорной кислоты образуется 1 моль дигидроортофосфата цинка.

Ответ: б). 


Задача 174. 

Какое взаимодействие приведет к получению нормальной соли из хлорида гидроксомагния: a) MgOHCl + NaOH; б) MgOHClO3 + NaOH; в) MgOHClO3 + HCl; г) MgOHCl + HCl?
Решение: 

а) В водных растворах  MgOHCl  и NaOH  как сильные электролиты распадаются на ионы:

MgOHCl ⇔ Mg2+ + OH + Cl

                NaOH ⇔ Na+ + OH                            

Ионы  Mg2+,  OH,  Cl и Na+  не связываются друг с другом и с ионами H+  с образованием осадка, газа или слабого электролита, поэтому данная реакция не идёт.

б) В водных растворах  MgOHClO3  и NaOH  как сильные электролиты распадаются на ионы:

 MgOHClO3 ⇔ Mg2+ + OH + ClO3

NaOH⇔( Na+ + OH

 Ионы  Mg2+,  OH-,  ClO3- и Na+  не связываются друг с другом и с ионами H+  с образованием осадка, газа или слабого электролита, поэтому данная реакция не идёт.

в) В водных растворах MgOHCjO3 и HCl как сильные электролиты распадаются на ионы:

 MgOHClO3 ⇔ Mg2+ + OH + ClO3

HCl ⇔ H+ + Cl 

Из находящихся в растворе ионов  Mg2+,  OH,  ClO3,  Cl, H+ ионы OH  и ионы H+  связываются друг с другом с образованием слабого электролита воды HOH, поэтому реакция протекает, и при этом образуются две соли: хлорид магния MgCl2  и хлорат магния  Mg(ClO3)2:

2MgOHClO3 + 2HCl ⇔ Mg(ClO3)2 + MgCl2 + 2H2O

г) В водных растворах MgOHCl и HCl как сильные электролиты распадаются на ионы: 

MgOHCl ⇔ Mg2+ + OH + Cl

HCl ⇔ H+ + Cl 

Из находящихся в растворе ионов  Mg2+,  OH,  Cl, H+ ионы H+  и ионы OH связываются друг с другом с образованием слабого электролита воды  HOH, поэтому реакции протекает, и при этом образуется соль хлорид магния:

 MgOHCl + HCl ⇔ MgCl2 + H2O

 Ответ: в), г).


Характерные химические свойства солей / Справочник :: Бингоскул

Характерные химические свойства солей: средних, кислых, оснóвных; комплексных (на примере соединений алюминия и цинка)

Соли это сложные вещества, которые являются продуктами замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металлов.

Общим способом получения солей является взаимодействие оснований с кислотами:

NaOH + HCl = NaCl + H2O (так же эту реакцию называют реакцией нейтрализации, т.к. соли не имеют среды – она нейтральна)

Общая формула солей: Mex(Ac)y, где

  • Me – металл,
  • x  и y – индексы,
  • Ac – кислотный остаток.

Классификация солей

(III) Приставка «ди» используется, если в молекуле основной соли с одним атомом Me связаны с гидроксильными группами.

  1. Средние (нормальные) соли – это продукты полного замещения атомов водорода на металл.

    Название средней соли = название Ac + название Me + валентность Me

    • NaCl – хлорид натрия
    • Fe(NO3) — нитрат железа (II)
  2. Кислые соли – это продукты неполного замещения атомов водорода на Me.

    Название кислой соли = «Гидро» или «Дигидро» + название Ac + название Me + валентность Me

    • NaHCO3 – гидрокарбонат натрия
    • KH2PO– дигидрофосфат калия
  3. Основные солиэто соли, которые кроме ионов Me и Ac содержат гидроксогруппы.

    Название основной соли = «Гидроксо-» или «Дигидроксо-» + название Ac + название Me + валентность Me

    • CaOHCl – гидроксохлорид кальция
    • Ca(OH)2SO4 – гидроксосульфат кальция
    • Fe(OH)2NO3 – дигидроксонитрат железа
  4. Комплексные соли соли, содержащие комплексный ион.
    • [Ag(NH3)2]Сl – хлорид диаммин серебра (I)
    • [Cu(NH3)4]SO4 – сульфат тетрааммин меди (II)
    • K4[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (II) калия

Химические свойства солей

I. Средние соли

  1. Растворимые соли в водных растворах диссоциируют на ионы – катионы Me и анионы Ac.

    К примеру, хлорид калия в водном растворе распадается на катионы калия и анионы хлора.

    KCl ↔ K + Cl 

  2. Соли могут взаимодействовать с металлами, при этом каждый Me, стоящий левее в ряду напряжений Me, способен вытеснять Me, стоящие правее, из их солей.

    Щелочные и щелочноземельные металлы с солями реагировать не будут, так как вступают в реакцию с водой.

    Например, при взаимодействии сульфата меди с железом, происходит замещение меди железом, так как железо более активный металл, чем медь и находится в электрохимическом ряду напряжений левее водорода.

    CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓

    При взаимодействии сульфида железа с цинком происходит тот же процесс, но в данной реакции более активным металлом является цинк. Цинк вытесняет железо из соединения, в результате происходит образование чистого железа.

    FeS + Zn → ZnS + Fe↓

  3. Реакция растворов солей с растворами щелочей возможна в том случае, когда образующиеся основание или соль выпадают в осадок.

    Взаимодействие хлорида железа (III) с раствором гидроксида калия является качественной реакцией на ионы Fe3+. Продуктом реакции будет гидроксид железа (III), который представляет собой бурый осадок с амфотерными свойствами.

    FeCl3 + 3KOH → Fe(OH)3↓ + 3KCl

  4. При взаимодействии соли с кислотой, для того чтобы осуществилась реакция, необходимо образование более слабой кислоты или нерастворимой соли.

    В представленной ниже реакции осуществляется взаимодействие между хлоридом бария и серной кислотой. Продуктами реакции являются нерастворимая соль и сильная кислота. Данная реакция является качественной на сульфаты, так как образуется сульфат бария – осадок белого цвета. 

    BaCl2 + h3SO4 → BaSO4↓ + 2HCl

  5. Для солей характерно взаимодействие между собой. В этом случае одним из продуктов реакции должна быть нерастворимая соль.

    Взаимодействие нитрата серебра с хлоридом калия сопровождается выпадением осадка белого цвета – хлорида серебра. Эта реакция является качественной на хлорид-ионы.

    AgNO3 + KCl → AgCl↓ + KNO3

  6. При нагревании разлагаются соли слабых кислот, соли аммония, а также образованные сильными окислителями или восстановителями.
    • Все карбонаты при термическом разложении распадаются на основный оксид и углекислый газ. 

    • При разложении нитратов следует учитывать следующие условия: 

      • Если металл находится в ряду напряжений левее магния, то в результате реакции образуется нитрит и кислород. Реакция протекает по следующей схеме: 

      • Если металл расположен в электрохимическом ряду напряжений между магнием и медью, при этом будет происходить образование оксида металла, диоксида азота и кислорода. 

      • Если металл находится в ряду напряжений металлов правее меди, при этом наблюдается образование металла, оксида азота (IV) и кислорода. 

    • Разложение солей аммония также может протекать по-разному. Во многом это зависит от того, каким кислотным остатком она образована.
      • Если в состав соли аммония входит кислотный остаток летучей кислоты, то в результате будет образовываться аммиак и летучая кислота.

      • Если соль аммония образована нелетучей кислотой, то продуктами реакции будет аммиак и кислая соль. 

      • Если кислотный остаток соли проявляет окислительные свойства, то в результате разложения образуется молекулярный азот или оксид азота (I). 

II. Кислые соли

  1. Растворимые соли в водных растворах диссоциируют на ионы – катионы Me и сложный анион Ac. Диссоциация протекает в две стадии. Первая стадия всегда необратима, по второй стадии протекает обратимая диссоциация. 

    KHSO4 → K + HSO4 
    HSO4 ↔ H+ + SO42

  2. Кислые соли могут взаимодействовать с металлами, стоящими левее водорода. Не стоит в таких реакциях использовать щелочные металлы, так как они прежде всего реагируют с водой. Реакция щелочных металлов с водой протекает бурно с выделением большого количества энергии, при таких условиях может произойти взрыв.

    В результате данной реакции образуется средняя соль и водород. Гидросульфат калия при взаимодействии с магнием образует в качестве продуктов реакции молекулярный водород, сульфаты магния и калия.

    2KHSO4 + Mg → H2↑ + MgSO4 + K2SO4

  3. При взаимодействии кислой соли с раствором щелочи образуется средняя соль и вода. Гидрокарбонат натрия способен вступать в реакцию с раствором щелочи, продуктами реакции будут сульфит натрия и вода.

    NaHCO3 + NaOH → Na2SO3 + H2O

  4. При взаимодействии соли с кислотой, для того чтобы осуществилась реакция, необходимо образование более слабой или летучей кислоты. Этот процесс можно рассмотреть на примере реакции гидросульфида калия с серной кислотой. Продуктами реакции является летучая кислота – сероводородная, а также сульфат калия.

    2KHS + H2SO4 → K2SO4 + 2H2S

  5. Для кислых солей характерно взаимодействие со средними солями. Однако, при такой реакции должны образоваться вода, газ или осадок. В противном случае взаимодействие происходить не будет. Очень хорошо это просматривается на примере взаимодействия гидросульфата калия  и хлорида бария. Продуктами реакции будут сульфат бария – осадок белого цвета, сульфат калия и хлороводородная кислота.

    2KHSO4 + BaSO4↓ + K2SO4 + 2HCl

  6. При нагревании некоторые соли разлагаются. Ярким примером может служить разложение гидрокарбонатов. В результате реакции образуется вода, углекислый газ и карбонат натрия.

    Реакции разложения гидрокарбонатов кальция и магния являются причиной образования накипи в водонагревательных приборах.

III. Основные соли

  1. Способны в водных растворах разлагаться на сложные катионы и анионы Ac. Диссоциация проходит в несколько ступеней, причем по первой ступени разложение проходит необратимо. Все последующие ступени протекают обратимо.

    Al(OH)2CH3COO → Al(OH)2+ + CH3COO 
    Al(OH)2+ ↔ AlOH2+ + OH— 
    Al(OH)2+ ↔ Al3+ + OH 

  2. Основные соли могут взаимодействовать с растворами щелочей с образованием нерастворимого основания и кислой соли. Гидроксонитрат железа (III) и раствор едкого калия при взаимодействии друг с другом образуют нитрат калия и гидрокисд железа (II) – осадок белого цвета.

    Fe(OH)NO3 + KOH → Fe(OH)2↓ + KNO3

  3. При взаимодействии основной соли с кислотой, образуется средняя соль и вода. Взаимодействие гидроксохлорида меди (II) и соляной кислоты протекает с образованием хлорида меди (II) и воды.

    CuOHCl + HCl → CuCl2 + H2O

  4. Характерно термическое разложение основных солей. При разложении дигидроксокарбоната меди (II) образуется оксид меди (II), углекислый газ и вода. 

IV. Комплексные соли

  1. Комплексные соединения в водных растворах практически полностью диссоциируют на внешнюю и внутреннюю сферы, то есть как сильные электролиты (первичная диссоциация).

    K4[Fe(CN)6] → 4K+ + [Fe(CN)6]4— 

    Комплексные ионы, в свою очередь, диссоциируют как слабые электролиты, многоступенчато и обратимо. Это — вторичная диссоциация комплексных ионов.

    [Fe(CN)6]3— ⟷ [Fe(CN)5]2— + CN  
     [Fe(CN)5]2— ⟷ [Fe(CN)4] + CN
    [Fe(CN)4] ⟷ [Fe(CN)3] + CN 
    [Fe(CN)3] ⟷ [Fe(CN)2]+ + CN— 
    [Fe(CN)2]+ ⟷ [Fe(CN)2]2+ + CN 
    [Fe(CN)]2+ ⟷ Fe3+ + CN

    Данную многоступенчатую диссоциацию можно выразить суммарно в виде следующего уравнения: 

    [Fe(CN)6]3— ⟷ Fe3+ + 6CN

  2. Комплексные соли способны вступать в реакции обмена со средними солями. В результате такой реакции образуется две другие соли – комплексная и средняя.

    FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]↓ + 3KCl

    Данная реакция является качественной реакции на ионы Fe3+. Нерастворимое соединение, образовавшееся в результате реакции, обладает ультрамариновым цветом и получило название «берлинской лазури» или гексацианоферрат(II) железа(III)-калия.

  3. При нагревании комплексных солей происходит их разложение.

    Тетрагидроксоалюминат натрия распадается на алюминат натрия и воду.

    Na[Al(OH)4] → NaAlO2 + 2H2O

  4. При взаимодействии комплексной соли со средней, происходит разрушение комплексов за счёт образования малорастворимых соединений.

    2[Cu(NH3)2]Cl + K2S → CuS↓ + 2KCl + 4NH3


 

Смотри также:

  • Номенклатура неорганических веществ
  • Характерные химические свойства простых веществ – металлов: щелочных, щелочноземельных, магния, алюминия; переходных металлов (меди, цинка, хрома, железа)
  • Характерные химические свойства простых веществ – неметаллов: водорода, галогенов, кислорода, серы, азота, фосфора, углерода, кремния
  • Характерные химические свойства оксидов: оснóвных, амфотерных, кислотных
  • Характерные химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов
  • Характерные химические свойства кислот
  • Взаимосвязь различных классов неорганических веществ

Ionic Interaction — обзор

9.5.1.2 Ионообменные селекторы

На CSP с ионообменными селекторами ионные взаимодействия между противоположно заряженными частицами (селектор и аналит) вызывают адсорбцию и удержание аналита. Хиральные катиониты до недавнего времени использовались редко и, по-видимому, имели лишь ограниченное применение в хроматографии [80]. В 2006 году группа Линднера представила новую щетку с сильным катионообменным обменом (SCX) CSP для разделения различных хиральных аминов [81].Селектор, хиральная β-аминосульфоновая кислота, ковалентно присоединяли к хроматографической подложке, которая имеет два хиральных центра. Сульфонатная функциональная группа, которая взаимодействует с катионными аналитами, присоединена к одному хиральному центру. Вариации конформации вокруг хиральных центров позволили приготовить два CSP, то есть использовать селектор с конфигурацией 1R, 2R и один с конфигурацией 1S, 2S. Эта же группа также иммобилизовала несколько SCX на основе различных 3,5-дизамещенных бензойных кислот, функционализированных транс- (R, R) — и транс- (S, S) -2-аминоциклогексансульфоновой кислотой в качестве хиральных селекторов на силикагеле [82].Новые CSP типа SCX подходят для энантиоразделения широкого ряда хиральных аминов. Было показано, что дихлорзамещенные селекторы обеспечивают лучшие результаты для большинства аналитов, хотя сильно π-кислые аналиты лучше разделяются с π-основными диметоксизамещенными CSP. В исх. [83], SCX CSP на основе амидного производного сиринговой кислоты транс- (R, R) -2-аминоциклогексансульфоновой кислоты оценивали в SFC. Реакции между диоксидом углерода, спиртовыми модификаторами и видами амина, присутствующими в суб / сверхкритическом флюиде, приводят к образованию солей угольной и карбаминовой кислот.Эти частицы способствовали ионному обмену между сильнокислотными хиральными селекторными единицами и основными аналитами в соответствии со стехиометрическими механизмами замещения. Наконец, исследования van Deemter показали, что энантиоселективный катионный обмен в SFC может выполняться намного быстрее, чем в HPLC, из-за улучшенных характеристик массопереноса.

Хиральные CSP на основе анионного обмена, которые были наиболее исследованы, используют селекторы на основе хинного дерева, то есть производные хинина и хинидина [84,85], и подходят для энантиоразделения кислых веществ.В кислой подвижной фазе хинуклидиновый азот становится протонированным, делая селектор положительно заряженным и позволяя ему действовать как хиральный анионообменник. Буферные анионы действуют как конкуренты аналита в зарядовом центре селектора, поэтому удерживание уменьшается в зависимости от концентрации противоиона [55]. Тип противоиона также определяет удерживание и влияет на энантиоселективность из-за разного сродства разных противоионов к заряженному центру селектора.Этот противоион также влияет на элюотропную силу, которая, как было обнаружено, увеличивается в порядке ацетат <формиат <фосфат <цитрат [86]. Тип химии иммобилизации также, по-видимому, оказывает значительное влияние на производительность CSP с анионообменными селекторами [87], но не влияет на порядок элюирования защищенных кислотных аналитов, который определяется каркасом из хинного дерева.

Хиральные анионообменные CSP с селекторами из хинного карбамата коммерчески доступны.Chiralpak QN-AX использует O-9- (трет-бутилкарбамоил) хинин в качестве селектора, тогда как Chiralpak QD-AX имеет селектор O-9- (трет-бутилкарбамоил) хинидин. Поскольку хинин и хинидин являются диастереомерами, псевдоэнантиомерные характеристики часто наблюдаются при переключении между фазами QD-AX и QN-AX, которые хроматографически транслируются при изменении порядка элюирования. ProntoSIL Chiral AX QN-1 и ProntoSIL Chiral AX QD-1 используют в качестве селектора либо 2,6-диизопропилфенилкарбамат хинина, либо 2,6-диизопропилфенилкарбамат хинидина.

В 2008 году цвиттерионные ионообменники были представлены как новый тип селектора, в котором были объединены отдельные хиральные селекторные субъединицы хиральных слабых анионитов на основе алкалоидов хинного дерева и SCX на основе аминосульфоновой кислоты [88]. Таким образом, диапазон применимости отдельных селекторов был расширен и позволил разделить кислоты и соединения аминного типа, а также цвиттерионные частицы и пептиды. Факторы, влияющие на разделение на эти CSP, были детально исследованы [89–91].Синергетические эффекты двух противоположно заряженных ионообменных субъединиц участвовали в молекулярном распознавании цвиттерионных аналитов. В режиме полярных органических соединений (PO) [91] наблюдался внутримолекулярный противоионный эффект для кислых аналитов, приводящий к снижению удерживания без изменения селективности. Удержание амфотерных аналитов основано на ионном спаривании их заряженных функциональных групп с кислотными и основными центрами цвиттерионных селекторов. Было обнаружено, что хиральный центр рядом с сайтом SCX важен для разделения основных аналитов, в то время как стерически сложные боковые цепи улучшают разделение свободных аминокислот.Свободные (недериватизированные) пептиды были успешно разделены на неподвижных фазах с сайтами алкансульфоновой кислоты с прямой цепью, что указывает на положительное влияние более гибких фрагментов на эти вещества. При применении в SFC эти цвиттерионные фазы показывают существенные различия по сравнению с ВЭЖХ [92]. Разрешение было выше в режиме SFC, но для энантиоселективности наблюдали обратное. Изменения в механизме ионного обмена вызваны интерактивной реакцией сверхкритического CO 2 с метанолом с образованием монометилового эфира угольной кислоты, который действует как вытеснитель.Хотя основные добавки не были необходимы при использовании цвиттерионной колонки, было замечено, что они влияют на разрешение основных соединений.

Две колонки с этими цвиттерионными селекторами были коммерциализированы как Chiralpak ZWIX (+), которая содержит хинин в сочетании с (S, S) -транс-2-аминоциклогексансульфоновой кислотой в качестве селектора, и Chiralpak ZWIX (-), которая содержит хинидин в сочетании с (R, R) -транс-2-аминоциклогексансульфоновая кислота в качестве селектора, связанного с силикагелем.

Комбинированный селектор ионообменных включений был представлен и охарактеризован в работе.[93]. Введение хиральной (1S, 2S) -2-аминоциклогексилфенилкарбаматной группы в краун-эфирный фрагмент хирального селектора краун-эфира алкалоида хинного дерева улучшило хиральное распознавание первичных аминов. Хинин / хинидин и краун-эфир обеспечивают сайты ионного обмена и сайты сложных взаимодействий, соответственно, для карбоксильных групп и первичных аминогрупп аминокислот. Краун-эфир оказался важным для хирального распознавания хиральных первичных аминов и аминокислот [93].

Некоторые избранные применения энантиосепараций с ионообменным CSP перечислены в таблице 9.2. Подобно CSP типа Пиркла, количество приложений по ионообменным CSP в SFC остается ограниченным. Разработка ионообменных CSP с частицами размером менее 2 мкм или SP еще не описана.

Таблица 9.2. Некоторые избранные приложения с ионообменной хиральной стационарной фазой (CSP).

Применение CSP Методика Важные примечания Ссылки
Катионообменный CSP
Разделение новых дизайнерских наркотиков (катинонов) CSP собственного синтеза с (1 ‘S, 2’S) -2-сульфонилциклогексил 8-хлор-7-пропаргилоксинафталин-2-карбоксамид селектор LC

По сравнению с CSP из Ref.[83] и Chiralpak ZWIX (+)

Разделение тестируемых аналитов с помощью MS-совместимой мобильной фазы

[94]
Анионообменный CSP
Кетопрофен энантиосепарирование ProntoSIL 120–5-Chiral AX QN-2 LC

In silico молекулярно-динамическое моделирование для изучения стереопознания

Изучено содержание и профиль высвобождения полимерной пленки, нагруженной кетопрофеном.

[95]
Цвиттерионообменный CSP
Прямое энантиоразделение недериватизированных алифатических 3-гидроксиалкановых кислот, т.е.е., 3-гидроксимасляная кислота, 3-гидроксидекановая кислота и 3-гидроксимиристиновая кислота Chiralpak ZWIX (+) LC

Chiralpak QN-AX показал менее хорошие результаты

MS -совместимые подвижные фазы

Chiralpak ZWIX (-) показал обратный порядок элюирования

[96]
Хиральный метод ЖХ-МС / МС для d-аланина, d-аспарагиновой кислоты и d-серин Chiralpak ZWIX (+) LC

Предколоночная дериватизация 6-аминохинолил-N-гидроксисукцинимидилкарбаматом или pN, N, N-триметиламмониоанилил N’-гидроксисукцинимид

05 — карбамат 56

Определение в образцах плазмы и тканей крыс

[97]

Гидрофобное взаимодействие — обзор

2.3.5.2 Химические параметры

Поскольку гидрофобные взаимодействия имеют место между растворенными веществами, микробными клетками EPS и материалом мембраны, ожидается, что загрязнение мембран будет более серьезным для гидрофобных, а не гидрофильных мембран (Chang, Lee, & Alin, 1999; Madaeni , Fane, & Wiley, 1999; Yu et al., 2005a; Yu, Hu, Xu, Wang, & Wang, 2005b). Благодаря своей физической прочности и химической стойкости ПВДФ, ПП, ПЭ и ПЭС являются основными материалами, используемыми для производства коммерческих мембран МБР, при этом также используются ПАН, ПВС (поливиниловый спирт) и ПТФЭ (разделы 2.1.2 и 4.5). Однако большинство этих материалов относительно гидрофобны, но некоторые из них могут быть смешаны с добавками во время изготовления, что затем позволяет использовать эти мембраны для фильтрации воды. Типичные полимеры, используемые для увеличения смачиваемости материала мембраны, включают поливинилпирролидон (ПВП) и метакрилаты (Puspitasari, Granville, Le-Clech, & Chen, 2010). В результате многие из имеющихся в продаже мембран содержат конкретную и оригинальную смесь добавок, и сравнение фильтрационных характеристик мембран на основе одного только материала их сердцевины становится менее актуальным.

В литературе изменения гидрофобности мембраны часто связывают с другими модификациями мембраны, такими как размер пор и морфология, что затрудняет оценку корреляции между гидрофобностью мембраны и засорением. Эффект гидрофобности мембраны в аэробной MBR при сравнении двух УФ-мембран с аналогичными характеристиками показал большее отторжение растворенных веществ и засорение, а также более высокую устойчивость гидрофобной мембраны к спеканию (Chang, Bag, & Lee, 2001a).Был сделан вывод, что отторжение растворенного вещества происходило главным образом из-за адсорбции или просеивания осадка, осажденного на мембране, и, в меньшей степени, прямой адсорбции в порах мембраны и на поверхности мембраны. Также было высказано предположение (Fang & Shi, 2005), что мембраны с большей гидрофильностью более уязвимы для осаждения загрязняющих веществ гидрофильной природы, хотя в этом исследовании наиболее гидрофильная мембрана также была наиболее пористой, что также может усилить загрязнение (Раздел 2 .3.5.1).

Несмотря на то, что керамические мембраны обеспечивают превосходную химическую, термическую и гидравлическую стойкость, использование керамических мембран в технологиях MBR ограничивается их высокой стоимостью для нишевых приложений, таких как обработка высокопрочных промышленных отходов (Scott, Neilson, Liu, & Boon, 1998; Luonsi et al., 2002) и анаэробное биоразложение (Fan, Urbain, Quian, & Manem, 1996) в sMBR. Прямое сравнение керамических и полимерных многоканальных мембранных модулей 0,1 мкм и 0,03 мкм, работающих в режиме эрлифта бокового потока, показало, что первые работают без загрязнения до не менее 60 л / час, что является самым высоким испытанным потоком, тогда как для последнего критичность была указана на уровне ∼36 LMH (Judd, Alvarez-Vasquez, & Jefferson, 2006).Было показано, что новые мембранные модули из нержавеющей стали обеспечивают хорошие гидравлические характеристики и удаление загрязнений при использовании в анаэробном MBR (Zhang et al., 2006d), хотя данные свидетельствуют о том, что керамические мембраны могут быть более склонны к образованию накипи, чем полимерные.

Поскольку ожидается, что загрязнение будет более серьезным при более высокой гидрофобности, усилия были сосредоточены на повышении гидрофильности мембраны за счет химической модификации поверхности. Примеры модификации мембраны MBR включают обработку плазмой PP HF NH 3 и CO 2 (Yu et al., 2005a) для функционализации поверхности полярными группами. В обоих случаях гидрофильность мембраны значительно увеличилась, и новые мембраны обеспечили лучшую фильтрацию и восстановление потока, чем у немодифицированных мембран. Эта же группа также применила (с большим успехом, но с более высокими производственными затратами) прививочную полимеризацию на полипропиленовых мембранах с УФ-облучением в растворах акриламида (Yu, Xu, Lei, Hu, & Yang, 2007). В другом исследовании добавление наночастиц TiO 2 к литейному раствору и прямая предварительная фильтрация TiO 2 позволили приготовить два типа иммобилизованной TiO 2 УФ-мембраны, соответственно, содержащих захваченные и осажденные частицы, которые использовались в системах MBR (Bae & Tak, 2005).Сообщалось о более низком снижении потока для мембран, содержащих TiO 2 , по сравнению с немодифицированными материалами, причем материал с поверхностным покрытием обеспечивает наибольшее уменьшение загрязнения. Когда мембраны MBR были предварительно покрыты хлопьями гидроксида железа и по сравнению с немодифицированным MBR, было обнаружено, что как качество сточных вод, так и производительность увеличиваются (Zhang, Bu, Liu, Luo, & Gu, 2004). Другие примеры модификации мембраны включают покрытие PVA погружением на нетканое волокно (Zhang, Yang, Wang, & Chen, 2008a) и самособирающиеся привитые сополимеры (Asatekin, Kang, Elimelech, & Mayes, 2007; Asatekin, Оливетти и Мэйс, 2009 г.).

В то время как модификация мембран представляет собой основной интерес, разработка новых стратегий модификации мембран или новых химических добавок редко сопровождается оценкой долгосрочных характеристик MBR. Кроме того, повышение гидрофильности, обеспечиваемое этими новыми мембранами, обычно характеризуется измерением угла смачивания, которое не может охарактеризовать подробные взаимодействия между поверхностью мембраны и потенциальными загрязняющими веществами. Не только природа этих добавок и / или материалов покрытия может быть быстро изменена во время повторяющейся химической очистки, но их точное влияние на характеристики MBR также сомнительно, когда образуется слой загрязнения и покрывает поверхность мембраны (Puspitasari et al., 2010). Более того, характеристики мембраны с точки зрения устойчивости к засорению необходимо учитывать наряду со сроком службы мембраны, учитывая, что и то, и другое в конечном итоге способствует увеличению эксплуатационных расходов (раздел 3.5.2). Информация о других применениях мембран предполагает, что усиленная химическая очистка имеет тенденцию к сокращению срока службы мембраны (Yamamura, Kimura, & Watanabe, 2007), но есть свидетельства более зрелых установок MBR, что существующие коммерческие продукты очень надежны в этом отношении (раздел 3.6. 6). Однако до сих пор было проведено мало исследований по количественной оценке механической целостности установленной мембраны MBR с возрастом.

Химические связи в биохимии — Биохимия

Сущность биологических процессов — основа единообразия живых систем — заключается в самом фундаментальном смысле молекулярных взаимодействий; другими словами, химия, происходящая между молекулами. Биохимия — это химия , которая имеет место в живых системах. Чтобы по-настоящему понять биохимию, нам нужно понять химические связи. Мы рассматриваем здесь типы химических связей, которые важны для биохимических соединений и их превращений.

Самыми прочными связями, которые присутствуют в биохимических веществах, являются ковалентные связи, такие как связи, которые удерживают атомы вместе внутри отдельных оснований, показанных на. Ковалентная связь образована разделением пары электронов между соседними атомами. Типичная ковалентная связь углерод-углерод (C-C) имеет длину связи 1,54 Å и энергию связи 85 ккал моль -1 (356 кДж моль -1 ). Поскольку эта энергия относительно велика, для разрыва ковалентных связей необходимо расходовать значительную энергию.Более чем одна электронная пара может быть разделена между двумя атомами, образуя множественную ковалентную связь. Например, три из оснований включают двойные связи углерод-кислород (C = O). Эти связи даже сильнее, чем одинарные связи C-C, с энергиями около 175 ккал моль -1 (732 кДж моль -1 ).

Для некоторых молекул можно записать более одного образца ковалентной связи. Например, бензол можно записать двумя эквивалентными способами, называемыми резонансными структурами . Истинная структура бензола состоит из двух его резонансных структур.Молекула, которую можно записать в виде нескольких резонансных структур примерно равных энергий, имеет большую стабильность, чем молекула без множественных резонансных структур. Таким образом, из-за своей резонансной структуры бензол необычайно стабилен.

Химические реакции влекут за собой разрыв и образование ковалентных связей. Поток электронов в ходе реакции можно изобразить изогнутыми стрелками, этот метод представления называется «толкание стрелы». Каждая стрелка представляет собой электронную пару.

1.3.1. Обратимые взаимодействия биомолекул опосредуются тремя видами нековалентных связей

Легко обратимые нековалентные молекулярные взаимодействия являются ключевыми этапами в танце жизни. Такие слабые нековалентные силы играют важную роль в точной репликации ДНК, сворачивании белков в сложные трехмерные формы, специфическом распознавании субстратов ферментами и обнаружении молекулярных сигналов. В самом деле, все биологические структуры и процессы зависят от взаимодействия как нековалентных взаимодействий, так и ковалентных.Три фундаментальных нековалентных связи — это электростатические взаимодействия , водородные связи, и ван-дер-ваальсовы взаимодействия . Они различаются геометрией, прочностью и спецификой. Кроме того, на эти связи по-разному сильно влияет присутствие воды. Рассмотрим характеристики каждого:

1.

Электростатические взаимодействия . Электростатическое взаимодействие зависит от электрических зарядов на атомах. Энергия электростатического взаимодействия определяется законом Кулона :

, где E — энергия, q 1 и q 2 — заряды двух атомов (в единицах электронной заряда), r — расстояние между двумя атомами (в ангстремах), D — диэлектрическая проницаемость (которая учитывает влияние промежуточной среды), а k — константа пропорциональности ( k = 332, чтобы указать энергию в килокалориях на моль, или 1389 для энергии в килоджоулях на моль).Таким образом, электростатическое взаимодействие между двумя атомами, несущими одиночные противоположные заряды, разделенные на 3 Å в воде (которая имеет диэлектрическую проницаемость 80), имеет энергию 1,4 ккал-моль -1 (5,9 кДж-моль -1 ).

2.

Водородные связи . Водородные связи — это относительно слабые взаимодействия, которые, тем не менее, имеют решающее значение для биологических макромолекул, таких как ДНК и белки. Эти взаимодействия также ответственны за многие свойства воды, которые делают ее таким особенным растворителем.Атом водорода в водородной связи частично разделяется между двумя относительно электроотрицательными атомами, такими как азот или кислород. Донор водородной связи представляет собой группу, которая включает как атом, с которым водород более прочно связан, так и сам атом водорода, тогда как акцептор водородной связи представляет собой атом, менее тесно связанный с атомом водорода (). Водородные связи — это в основном электростатические взаимодействия. Относительно электроотрицательный атом, с которым ковалентно связан атом водорода, оттягивает электронную плотность от атома водорода, так что он развивает частичный положительный заряд (δ + ).Таким образом, он может взаимодействовать с атомом, имеющим частичный отрицательный заряд (δ ), посредством электростатического взаимодействия.

Водородные связи намного слабее ковалентных. Они имеют энергию 1-3 ккал-моль -1 (4-13 кДж-моль -1 ) по сравнению с примерно 100 ккал-моль -1 (418 кДж-моль -1 ) для ковалентной связи углерод-водород. . Водородные связи также несколько длиннее ковалентных; их расстояния связи (измеренные от атома водорода) варьируются от 1.От 5 до 2,6 Å; следовательно, два неводородных атома в водородной связи разделяют расстояния от 2,4 до 3,5 Å. Самые прочные водородные связи имеют тенденцию быть приблизительно прямыми, так что донор водородной связи, атом водорода и акцептор водородной связи лежат вдоль прямой линии.

3.

Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия . Основа взаимодействия Ван-дер-Ваальса заключается в том, что распределение электронного заряда вокруг атома изменяется со временем.В любой момент распределение заряда не является идеально симметричным. Эта временная асимметрия в электронном заряде вокруг атома действует через электростатические взаимодействия, вызывая дополнительную асимметрию в распределении электронов вокруг соседних атомов. Возникающее в результате притяжение между двумя атомами возрастает по мере их приближения друг к другу, пока они не будут разделены на расстояние контакта Ван-дер-Ваальса (). На более коротком расстоянии очень сильные силы отталкивания становятся доминирующими, потому что внешние электронные облака перекрываются.

Энергии, связанные с ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, довольно малы; типичные взаимодействия составляют от 0,5 до 1,0 ккал-моль -1 (от 2 до 4 кДж-моль -1 ) на пару атомов. Однако, когда поверхности двух больших молекул соединяются, большое количество атомов находится в контакте Ван-дер-Ваальса, и суммарный эффект, просуммированный по многим парам атомов, может быть значительным.

Рис. 1.9

Водородные связи, включающие атомы азота и кислорода.Показаны положения частичных зарядов (δ + и δ ).

Рисунок 1.10

Энергия ван-дер-ваальсова взаимодействия при сближении двух атомов. Энергия наиболее выгодна на расстоянии контакта Ван-дер-Ваальса. Энергия быстро растет из-за электрон-электронного отталкивания, когда атомы движутся ближе друг к другу, чем это расстояние. (подробнее …)

1.3.2. Свойства воды влияют на связывающую способность биомолекул

Слабые взаимодействия — ключевые средства, с помощью которых молекулы взаимодействуют друг с другом: ферменты со своими субстратами, гормоны со своими рецепторами, антитела со своими антигенами.Сила и специфичность слабых взаимодействий сильно зависят от среды, в которой они происходят, и большинство биологических взаимодействий происходит в воде. Два свойства воды особенно важны с биологической точки зрения:

1.

Вода — полярная молекула . Молекула воды изогнута, а не линейна, поэтому распределение заряда асимметрично. Ядро кислорода оттягивает электроны от ядер водорода, оставляя область вокруг ядер водорода с чистым положительным зарядом.Таким образом, молекула воды представляет собой электрически полярную структуру.

2.

Вода очень когезионная . Молекулы воды сильно взаимодействуют друг с другом посредством водородных связей. Эти взаимодействия проявляются в структуре льда (). Сети водородных связей удерживают структуру вместе; подобные взаимодействия связывают молекулы в жидкой воде и объясняют когезию жидкой воды, хотя в жидком состоянии некоторые водородные связи разорваны.Высокая когезионная природа воды резко влияет на взаимодействия между молекулами в водном растворе.

Рисунок 1.11

Структура льда. Между молекулами воды образуются водородные связи (показаны пунктирными линиями).

Как свойства воды влияют на слабые взаимодействия, обсуждаемые в разделе 1.3.1? Полярность и способность воды связывать водород делают ее очень взаимодействующей молекулой. Вода — отличный растворитель для полярных молекул.Причина в том, что вода значительно ослабляет электростатические силы и водородные связи между полярными молекулами, конкурируя за их притяжение. Например, рассмотрим влияние воды на водородную связь между карбонильной группой и группой NH амида.

Атом водорода воды может заменить амидный атом водорода в качестве донора водородной связи, тогда как атом кислорода воды может заменить карбонильный атом кислорода в качестве акцептора водородной связи. Следовательно, сильная водородная связь между группой CO и группой NH образуется только в том случае, если исключена вода.

Диэлектрическая проницаемость воды равна 80, поэтому вода снижает силу электростатического притяжения в 80 раз по сравнению с силой тех же взаимодействий в вакууме. Диэлектрическая проницаемость воды необычно высока из-за ее полярности и способности образовывать ориентированные оболочки из растворителя вокруг ионов. Эти ориентированные оболочки из растворителя создают собственные электрические поля, которые противостоят полям, создаваемым ионами. Следовательно, присутствие воды заметно ослабляет электростатические взаимодействия между ионами.

Существование жизни на Земле в решающей степени зависит от способности воды растворять замечательный набор полярных молекул, которые служат топливом, строительными блоками, катализаторами и носителями информации. Эти полярные молекулы в высоких концентрациях могут сосуществовать в воде, где они могут свободно диффундировать и взаимодействовать друг с другом. Однако превосходное качество воды как растворителя создает проблему, поскольку она также ослабляет взаимодействие между полярными молекулами. Присутствие безводной микросреды в биологических системах в значительной степени решает эту проблему .Мы увидим множество примеров этих специально сконструированных ниш в белковых молекулах. Более того, присутствие воды с ее полярной природой допускает другой вид слабого взаимодействия, которое управляет сворачиванием белков (Раздел 1.3.4) и образованием границ клеток (Раздел 12.4).

Суть этих взаимодействий, как и всех взаимодействий в биохимии, — энергия. Чтобы понять большую часть биохимии — образование связей, молекулярную структуру, ферментативный катализ — нам нужно понять энергию.Термодинамика предоставляет ценный инструмент для подхода к этой теме. Мы вернемся к этой теме более подробно, когда рассмотрим ферменты (глава 8) и основные концепции метаболизма (глава 14).

1.3.3. Энтропия и законы термодинамики

Высоко структурированная, организованная природа живых организмов очевидна и поразительна. Эта организация простирается от организма через клеточный до молекулярного уровня. Действительно, биологические процессы могут казаться волшебными в том смысле, что упорядоченные структуры и паттерны возникают из хаотического и беспорядочного мира неодушевленных предметов.Однако организация, видимая в клетке или молекуле, возникает в результате биологических событий, которые подчиняются тем же физическим законам, которые управляют всеми процессами, в частности, законам термодинамики .

Как понять создание порядка из хаоса? Начнем с того, что отметим, что законы термодинамики проводят различие между системой и ее окружением. Система определяется как материя в определенной области пространства. Материя в остальной части Вселенной называется окружением .Первый закон термодинамики гласит, что полная энергия системы и ее окружения постоянна . Другими словами, энергосодержание Вселенной постоянно; энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. Однако энергия может принимать разные формы. Например, тепло — это одна из форм энергии. Тепло — это проявление кинетической энергии , связанной со случайным движением молекул. В качестве альтернативы энергия может быть представлена ​​как потенциальная энергия , относится к способности энергии выделяться при возникновении некоторого процесса.Рассмотрим, например, шар, удерживаемый на вершине башни. У мяча есть значительная потенциальная энергия, потому что, когда он выпущен, мяч будет развивать кинетическую энергию, связанную с его движением, когда он падает. В химических системах потенциальная энергия связана с вероятностью того, что атомы могут реагировать друг с другом. Например, смесь бензина и кислорода имеет много потенциальной энергии, потому что эти молекулы могут реагировать с образованием диоксида углерода и выделять энергию в виде тепла. Первый закон требует, чтобы любая энергия, высвобождаемая при образовании химических связей, использовалась для разрыва других связей, выделялась в виде тепла или сохранялась в какой-либо другой форме.

Еще одна важная термодинамическая концепция — это энтропия . Энтропия — это мера уровня случайности или беспорядка в системе. Второй закон термодинамики гласит, что полная энтропия системы и ее окружения всегда увеличивается в результате спонтанного процесса . На первый взгляд этот закон кажется противоречащим многим общепринятым практикам, особенно в отношении биологических систем. Многие биологические процессы, такие как создание четко определенной структуры, такой как лист из углекислого газа и других питательных веществ, явно повышают уровень порядка и, следовательно, уменьшают энтропию.Энтропия может быть уменьшена локально при образовании таких упорядоченных структур только в том случае, если энтропия других частей Вселенной увеличивается на равную или большую величину.

Пример может помочь прояснить применение законов термодинамики к химической системе. Рассмотрим контейнер с 2 молями газообразного водорода с одной стороны перегородки и 1 моль газообразного кислорода с другой (). Если разделитель удалить, газы будут самопроизвольно перемешиваться, образуя однородную смесь. Процесс смешивания увеличивает энтропию, поскольку упорядоченное расположение заменяется случайно распределенной смесью.

Рисунок 1.12

От порядка к беспорядку. Самопроизвольное смешение газов происходит за счет увеличения энтропии.

Другие процессы в этой системе могут локально уменьшать энтропию, одновременно увеличивая энтропию Вселенной. Искра, приложенная к смеси, инициирует химическую реакцию, в которой водород и кислород соединяются с образованием воды:

Если температура системы поддерживается постоянной, энтропия системы уменьшается, потому что 3 моля двух различных реагентов были объединены с образованием 2 моля одного продукта.Теперь газ состоит из однородного набора неразличимых молекул. Однако в результате реакции в окружающую среду выделяется значительное количество тепла, и это тепло увеличивает энтропию окружающих молекул за счет увеличения их беспорядочного движения. Увеличение энтропии в окружающей среде достаточно, чтобы позволить воде спонтанно образоваться из водорода и кислорода ().

Рисунок 1.13

Изменения энтропии. Когда водород и кислород объединяются с образованием воды, энтропия системы уменьшается, но энтропия Вселенной увеличивается из-за выделения тепла в окружающую среду.

Изменение энтропии окружающей среды будет пропорционально количеству тепла, передаваемого от системы, и обратно пропорционально температуре окружающей среды, потому что подвод тепла приводит к большему увеличению энтропии при более низких температурах, чем при более высоких температурах. температуры. В биологических системах значение T [в кельвинах (K), абсолютная температура] считается постоянным. Если мы определим теплосодержание системы как энтальпию (H), , тогда мы можем выразить отношение, связывающее энтропию (S) окружающей среды с передаваемыми теплотой и температурой, в виде простого уравнения:

Полная энтропия изменение дается выражением

Подстановка уравнения 1 в уравнение 2 дает

Умножение на — T дает

Функция — T Δ S имеет единицы энергии и обозначается как свободная энергия или свободная энергия Гиббса, после Джозайя Уилларда Гиббса, который разработал эту функцию в 1878 г .:

Изменение свободной энергии Δ G, будет использоваться в этой книге для описания энергетики биохимических реакций.

Напомним, что Второй закон термодинамики гласит, что для того, чтобы реакция была спонтанной, энтропия Вселенной должна увеличиваться. Исследование уравнения 3 показывает, что общая энтропия увеличится тогда и только тогда, когда

Перегруппировка даст T Δ S система > Δ H, или энтропия увеличится тогда и только тогда, когда

Другими словами, изменение свободной энергии должно быть отрицательным, чтобы реакция была спонтанной . Отрицательное изменение свободной энергии происходит с увеличением общей энтропии Вселенной.Таким образом, нам нужно рассмотреть только один член, свободную энергию системы, чтобы решить, может ли реакция происходить спонтанно; любые эффекты изменений в системе на остальную вселенную автоматически принимаются во внимание.

1.3.4. Сворачивание белка можно понять с точки зрения изменений свободной энергии

Проблема сворачивания белка иллюстрирует полезность концепции свободной энергии. Рассмотрим систему, состоящую из раствора развернутых белковых молекул в водном растворе ().Каждая развернутая молекула белка может принимать уникальную конформацию, поэтому система довольно неупорядочена, а энтропия совокупности молекул относительно высока. Тем не менее, сворачивание белка происходит спонтанно при определенных условиях. Таким образом, энтропия должна увеличиваться в другом месте системы или в окружающей среде. Как мы можем примирить очевидное противоречие, заключающееся в том, что белки спонтанно принимают упорядоченную структуру, но при этом энтропия увеличивается? Уменьшение энтропии в системе при сворачивании не так велико, как кажется, из-за свойств воды.Молекулы в водном растворе взаимодействуют с молекулами воды посредством образования водорода и ионных взаимодействий. Однако некоторые молекулы (называемые неполярными молекулами ) не могут участвовать в водородных или ионных взаимодействиях. Взаимодействие неполярных молекул с водой не так благоприятно, как взаимодействия между самими молекулами воды. Молекулы воды, контактирующие с этими неполярными поверхностями, образуют «клетки» вокруг неполярной молекулы, становясь более упорядоченными (и, следовательно, более низкими по энтропии), чем молекулы воды, свободные в растворе.Когда две такие неполярные молекулы собираются вместе, некоторые молекулы воды высвобождаются, и поэтому они могут свободно взаимодействовать с объемной водой (). Следовательно, неполярные молекулы имеют тенденцию к агрегированию в воде, потому что энтропия воды увеличивается за счет высвобождения молекул воды. Это явление, называемое гидрофобным эффектом , способствует развитию многих биохимических процессов.

Рисунок 1.14

Сворачивание белка. Сворачивание белка влечет за собой переход от неупорядоченной смеси развернутых молекул к относительно однородному раствору свернутых молекул белка.

Рисунок 1.15

Гидрофобный эффект. Агрегация неполярных групп в воде приводит к увеличению энтропии за счет выделения молекул воды в объемную воду.

Как гидрофобный эффект способствует сворачиванию белка? Некоторые аминокислоты, из которых состоят белки, имеют неполярные группы. Эти неполярные аминокислоты имеют сильную тенденцию связываться друг с другом внутри свернутого белка. Повышенная энтропия воды в результате взаимодействия этих гидрофобных аминокислот помогает компенсировать потери энтропии, присущие процессу сворачивания.

Гидрофобные взаимодействия — не единственное средство стабилизации структуры белка. Многие слабые связи, включая водородные связи и ван-дер-ваальсовы взаимодействия, образуются в процессе сворачивания белка, и, как следствие, тепло выделяется в окружающую среду. Хотя эти взаимодействия заменяют взаимодействия с водой, которые имеют место в развернутом белке, конечным результатом является выделение тепла в окружающую среду и, таким образом, отрицательное (благоприятное) изменение энтальпии для системы.

Процесс сворачивания может происходить, когда комбинация энтропии, связанной с гидрофобным эффектом, и изменения энтальпии, связанной с водородными связями и ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, делает общую свободную энергию отрицательной.

Молекулярные взаимодействия | Кембридж МедХим Консалтинг

Большая часть медицинской химии основана на оптимизации или сокращении взаимодействий между небольшой молекулой и множеством биомолекул, это может быть увеличение сродства лиганда к рецептору или снижение сродства к некоторым нежелательным взаимодействиям вне мишени, таким как HERG или CYP450. Хотя общие физико-химические свойства молекулы могут иметь большое влияние, вполне вероятно, что специфичность может быть обусловлена ​​оптимизацией силы и геометрии конкретных молекулярных взаимодействий.

Сила взаимодействия

В то время как прочность ковалентной одинарной связи обычно находится в диапазоне 80-100 ккал / моль, нековалентные взаимодействия, используемые медицинскими химиками, намного слабее. Эндрюс попытался оценить среднюю силу различных молекулярных взаимодействий, исследуя структурные компоненты и сродство связывания 200 соединений. Другие пытались оценить силу взаимодействия, используя химические двойные мутанты.

Типичная энергия
Солевой мостик ~ 2 ккал / моль
H-Bond ~ 1 ккал / моль
Гидрофобный ~ 0.7 ккал / моль
Ароматические ~ 1-3 ккал / моль

Так как dG = -2,303RTlogK, мы можем рассчитать, что одно ионное взаимодействие может дать 25-кратное увеличение аффинности, в то время как водородная связь дает 6-кратное увеличение, 3,5-кратное увеличение константы связывания для метильной группы. Однако важно отметить, что стерические столкновения могут иметь гораздо более выраженное влияние на сродство, взаимодействие между двумя атомами описывается потенциалом Леннарда-Джонса, показанным графически ниже.

Как вы можете видеть, силы притяжения преобладают, когда атомы находятся дальше друг от друга, но когда они подходят слишком близко, силы отталкивания резко становятся доминирующими.Следовательно, небольшое стерическое столкновение может привести к потере всякой аффинити.

При многих из этих взаимодействий простой взгляд на модель белка с пристыкованным лигандом может ввести в заблуждение, только рассмотрение связанного состояния дает только часть уравнения. Десольватация играет очень важную роль, особенно с ионизированными или полярными функциональными группами, где будет большой неблагоприятный срок десольватации, кроме того, энтропийные изменения также могут иметь значительное влияние.

Был проведен подробный анализ присутствующих молекулярных взаимодействий между лигандами и макромолекулами, «Систематический анализ атомных взаимодействий белок-лиганд в PDB». Анализируя более 11000 комплексов, авторы смогли классифицировать 7 наиболее распространенных типов взаимодействие Рис 1.(Изображение предоставлено Матье Шапира).

Наиболее частыми взаимодействиями являются гидрофобные, водородные связи и пи-стекинг.

Соляные мосты

Для многих биогенных аминов ключевым требованием для распознавания лиганда является взаимодействие между протонированным амином в лиганде и специфическим остатком аспарагиновой кислоты, скрытым в мембранном домене GPCR. Кумар показал, что трехмерная структура многих белков стабилизируется внутренними солевыми мостиками, многие из которых скрыты внутри ядра белка.Во многих случаях солевой мостик на самом деле представляет собой комбинацию водородных связей и ионного взаимодействия. Оценки силы таких взаимодействий могут вводить в заблуждение, поскольку существует большой неблагоприятный срок десольватации, а для мобильных остатков на поверхности белков может быть значительная энтропийная потеря. Однако в случае солевых мостиков, скрытых в ядре белка, есть много примеров, когда было показано, что они обладают высокой стабилизацией. В целом, однако, как показано на рис. 1, это не особенно распространенное взаимодействие, однако заряженная функциональность может улучшить физико-химические свойства молекулы.

Один из наиболее стабилизирующих солевых мостиков образован остатками Glu27 и Arg387 в a-амилазе слюны человека (код PDB: 1smd), как показано на изображении ниже. Хотя существует значительный штраф за десольватацию, центры тяжести боковых цепей находятся на расстоянии 3,7 Ангстрем друг от друга, а измеренная длина водородной связи составляет всего 1,94 Ангстрем. Атомы кислорода боковой цепи ионизированной карбоновой кислоты Glu27 образуют две очень сильные водородные связи с протонированными атомами азота боковой цепи в гуанидиниевой группе Arg387, с дополнительной возможностью более слабых поперечных водородных связей, повышающих стабильность.dG для этого солевого мостика составляет -22,4 ккал / моль.

Glu27 и Arg387 в a-амилазе слюны человека

Водородные связи

Водородная связь — повсеместный элемент распознавания в биологических системах. Оценка энергетического вклада водородных связей иногда бывает проблематичной, поскольку в водном растворе образование водородной связи требует десольватации как донора, так и акцептора. Однако текущие оценки колеблются в пределах 1-40 ккал / моль.Водородные связи с более высокой энергией возникают в случае водородных связей с усиленным зарядом (см. Выше). Длина водородной связи колеблется от 2,6 до 3,1 ангстрем на основе наблюдений PDB. (Структура в химии белков, Джек Кайт)

Таблица длины водородных связей
A-H …. B Функциональная группа Средняя длина скрепления

(ангстрем)
ОН…O Карбоновые кислоты 2,6
ОН … N + Карбоновые кислоты 2,7
ОН … N Карбоновые кислоты 2,8
ОН … О Фенолы 2,6
ОН … О Гидроксил 2,7
ОН … N все O-H 2.8
NH … O Аммоний 2,9
NH … O Амиды 2,9
NH … O Амины 3,0
NH … N все N-H 3,1
NH … S все N-H 3,5
Н…NH Оксазол 3,0
N … OH Оксазол 2,9
N … NH Пиридин 3,0
N … OH Пиридин 2,8
О … NH Кетон 2,9
О … ОН Кетон 2.8
О … NH Эфир 3,0
О … ОН Эфир 2,8
О … NH Сульфон 3,0
О … ОН Сульфон 2,9

Геометрия этих взаимодействий была изучена, и предпочтительная геометрия идентифицирована для ряда функциональных групп (Journal of Computer-Aided Molecular Design, 10 (1996) 607-622) на основе данных, взятых из CSD.

Свойства связывания водорода часто коррелируют с данными pKa, и в пределах химического ряда, например замещенных пиридинов, это вполне может быть правдой, но это неверно при сравнении несвязанных функциональных групп. Например, тиолы намного более кислые, чем спирты, потому что они могут стабилизировать заряженное анионное состояние, образовавшееся при депротонировании, но они являются гораздо худшими донорами водородных связей, поскольку они менее полярны.

Межмолекулярная водородная связь между молекулами лекарства и биологическими рецепторами может быть важным взаимодействием для управления сильным связыванием или селективностью.Однако введение мотивов водородных связей в молекулы лекарственного средства может потенциально иметь пагубное влияние на проникновение через мембрану, предположительно из-за высоких штрафов за десольватацию воды. Это может повлиять на абсорбцию, проникновение клеток и проникновение в мозг.

Внутримолекулярная водородная связь (IMHB) может быть важна для стабилизации конкретной конформации лиганда, Шталь и др. (J. Med. Chem. 2010, 53, 2601–2611) DOI: 10.1021 / jm100087s завершили обширный поиск CSD и показана самая высокая частота
внутримолекулярные водородные связи имеют плоские шестичленные кольца, стабилизированные сопряжением с π-системой.Было идентифицировано множество других, гораздо менее изученных топологий: более слабые шестичленные кольцевые водородные связи, содержащие один sp3-центр и, в частности, ряд неплоских семичленных и восьмичленных кольцевых топологий. Пятичленные кольцевые внутримолекулярные водородные связи имеют наименьшие углы и наибольшие расстояния Н-связей. С N-H в качестве донора протонов C = O или гетероциклический N, по-видимому, являются предпочтительными акцепторами.

Пример показан ниже. 1FN

Относительно стабильная временная кольцевая система зависит от донора и акцептора, способных образовывать конформацию, в которой они могут принимать подходящую геометрию и расстояние.Эта конформация может экранировать полярность относительно открытой конформации и избегать штрафа за десольватацию, и, следовательно, конформация, стабилизированная IMHB, может более свободно проникать через мембраны. В попытке улучшить проникновение антагониста NK1 в ЦНС введение DOI алкиламина служило для улучшения растворимости, но также для улучшения проникновения в ЦНС за счет образования IMHB между амином и карбаматом или амидом N-H, таким образом маскируя N-H. Внутрицеребровентрикулярное (icv) введение агониста вещества P вызывает центрально опосредованное постукивание задней лапой песчанки.Было показано, что этому эффекту противодействует центрально проникающее соединение при подкожном введении (п / к), но не антагонизирует соединение, не проникающее в ЦНС, вводимое тем же путем введения, хотя периферическое селективное соединение может антагонизировать эффект при прямом введении. в мозг DOI.

Подтверждение, показывающее IMHB из поиска конформации в MOE.

Исследования прочности и направленности водородной связи в значительной степени основаны на кристаллических структурах, которые могут смещаться силами упаковки кристаллов.В систематическом исследовании QM широкого диапазона групп водородных связей, проведенном Диого Сантос-Мартинс, Стефано Форли, 34 донорами и 67 акцепторами DOI, они показали, что нет корреляции между силой водородной связи и направленностью.

Результаты показывают, что существуют очень сильные акцепторы HB (например, ДМСО) с почти изотропными взаимодействиями и слабые (например, тиоацетон) с резким профилем направленности. Точно так же группы могут иметь сопоставимую направленность, но быть очень далекими по спектру силы (например,г., тиоацетон и пиридин).

Эта работа также включает в себя потрясающий лист в дополнительной информации, в котором подробно описаны энергии взаимодействия для различных групп.

В то время как большая часть кристаллографических работ была сосредоточена на влиянии водородных связей на структуру белков, недавняя статья Селвуда и др. Представила анализ химических фрагментов, которые водородными связями связываются с боковыми цепями Asp, Glu, Arg и His в белки.

Как и следовало ожидать, обнаруженные фрагменты, образующие две водородные связи с карбоновой кислотой Asp и Glu, включают ариламидины, гуанидины и 2-аминоазогетероциклы, такие как 2-аминопиридин. Интересно, что неосновные 1,2-циклические диолы также являются обычными фрагментами, образующими двойную водородную связь. Широкий спектр фрагментов может образовывать одинарную водородную связь с Asp или Glu, включая амины, гетероциклы, сульфонамиды, гидроксилы и карбоновые кислоты.

Arg имеет pKa 12 и положительно заряжен при физиологическом pH, следовательно, Arg полностью является донором водородной связи во взаимодействиях белкового лиганда.Наиболее распространенными функциональными группами, взаимодействующими с Arg, являются фосфаты, фосфонаты и карбоновые кислоты. Подавляющее большинство других лигандов связываются через О-опосредованную водородную связь, включая сульфонилы, кетоны, фенолы и кетоны.

В отличие от других боковых цепей His с pKa, равным 6, может взаимодействовать как в протонированной, так и в непротонированной форме. Он может координироваться со многими металлами. Хотя кислотные группы снова образуют часть наблюдаемых лигандов, также наблюдались азагетероциклы, сульфонамиды, гидроксилы и карбонилы.Полная информация о фрагментах доступна во вспомогательной информации.

Интересная статья показала, что интерфейсы белок-лиганд поляризованы: открытие сильной тенденции для межмолекулярных водородных связей в пользу доноров на стороне белка с последствиями для прогнозирования и конструирования лигандных комплексов doi. Как показано на графике ниже, лиганды обычно действуют как акцепторы водородной связи.

По материалам Raschka et al. 2018; источник: https: //www.biorxiv.org / content / early / 2018/02/05/260612

Арил-арильные взаимодействия

Взаимодействие между ароматическими кольцами хорошо задокументировано, 60% ароматических остатков участвуют в ариларильных взаимодействиях. Преобладают Т-образная стыковка и параллельное смещение штабелирования. В то время как в белках параллельное смещение укладки наблюдается чаще, эти две структуры имеют одинаковую энергию от -1,6 до -2,4 ккал / моль и считаются комбинацией дисперсии VDW и электростатики (предостережение, точная природа взаимодействия плохо изучены и не могут быть точно смоделированы пакетами молекулярного моделирования).На силу взаимодействия может влиять замещение. Организация стекирования обедненного электронами и богатого электронами ароматического кольца извлекает выгоду из переноса заряда. Укладка между электронно-дефицитными кольцами обычно предпочтительнее, чем стопка электронно-богатых. В нашей работе с антагонистами NK1 рентгеновские структуры (показанные ниже) иллюстрируют, как различия во взаимодействиях пи-стэкинга зависят от природы ароматических колец.

Влияние пи-стэкинга по краям можно увидеть в ЯМР, сравнив исходный бензиловый спирт с бензиловым эфиром (см. Ниже).Очевидно, что в бензиловом эфире два орто-протона (красный) смещены в сильное поле из-за экранирующего эффекта одного из ароматических колец бензгидрильной группы.

В рентгеновской сокристаллической структуре sEH человека (PDB: 3I1Y) фенильное кольцо лиганда (зеленое) расположено так, чтобы обеспечить взаимодействие π-стэкинга лицом к лицу с H524, в то время как другое фенильное кольцо от края к лицу π- стеки с Tyr383, кроме того, пиридильное кольцо состоит из Trp336.

Хотя существует ряд аминокислот, несущих ароматические боковые цепи, Phe и Tyr преобладают, когда речь идет о взаимодействиях π-стэкинга.

В дополнение к взаимодействию между двумя арильными системами существует также благоприятное взаимодействие между арильными системами и π-гранью амидных остовов протеина. Этот тип взаимодействия был смоделирован для широкого круга 5- и 6-членных гетероциклов DOI. В общем, гетероцикл ориентирован так, что дипольный момент гетероцикла и дипольный момент амида близки к антипараллельным.

Катион-арильные взаимодействия

Догерти (JACS, 2000, 122, 870) провел теоретическое сравнение катион-арил на высоком уровне с солевыми мостиками в ряде растворителей и обнаружил, что взаимодействие катион-арил является сильным в целом ряде растворителей, включая полярные среды, которые не обнаружено соляных мостиков.Частично причина различия заключается в том, что ионизированные группы должны десольватироваться в водном растворе, тогда как ароматические кольца уже десольватированы в значительной степени. Многие катион-арильные взаимодействия происходят на поверхности белков, и, как правило, Arg взаимодействует чаще, чем Lys, причем Trp обеспечивает ароматическое взаимодействие чаще, чем Phe или Tyr.
Метильные группы взаимодействуют с лицевой стороной ароматических колец, когда они связаны с электроотрицательным атомом. Положительно заряженный азот является особенно сильным электроотрицательным заместителем, и поэтому прямое взаимодействие группы алкилированного аммония с ароматическим кольцом приводит к сильно притягивающему взаимодействию на расстоянии 3.4-4,0 Ангстрем. Можно было ожидать, что в ацетилхолинэстеразе (ACHE) связывание ацетилхолина может быть стабилизировано взаимодействием между четвертичным аммонием и карбоксилатом Asp или Glu, фактически оно стабилизируется взаимодействием с триптофаном (см. Ниже).

Рентгеновская структура ацетилхолинэстеразы, показывающая четвертичный аммониевый фрагмент ацетилхолина (желтый), стабилизированный катион-арильным взаимодействием с триптофаном (фиолетовый).

Важно помнить, что, хотя мы рисуем структуру ацетилхолина с формальным положительным зарядом на азоте, это неверное представление о распределении заряда.

Положительный заряд на самом деле находится на атомах водорода метильных групп, это, возможно, лучше всего отображается с помощью Torch с использованием силового поля XED. Как показано на изображении ниже, красный объем представляет собой положительный электростатический заряд, а синий объем — отрицательный.

Технология

Cresset основана на применении силового поля XED для создания новых биоактивных соединений с малыми молекулами. В отличие от традиционной молекулярной механики, подход XED использует сложное описание атомов для моделирования заряда от атомных центров

В случае протонированных аминов возможно аналогичное взаимодействие, но кроме того, водород на азоте часто обеспечивает дополнительную стабилизацию за счет взаимодействия водородных связей.

Публикация, описывающая макроциклические лиганды как мощные ингибиторы циклофилина на основе структурного упрощения санглиферина A DOI подчеркивает новый способ связывания, в котором стирольный фрагмент Соединения 7 участвует в π-стэкинге взаимодействия с Arg55 циклофилина A. PDB-файл 5TA4

То же взаимодействие показано ниже с использованием 3Dmol.js, лиганд показан зеленым, а ARG55 — синим.

Скрыть поверхность

Элементы управления мышью
Механизм Ввод мыши Сенсорный ввод
Вращение Основная кнопка мыши Одно касание
Перевод Средняя кнопка мыши или Ctrl + основная Тройное касание
Увеличение Колесо прокрутки, вторая кнопка мыши или Shift + основная Щипок (двойное касание)
Плита Ctrl + второй Нет в наличии

Арил O-H или N-H Арильные взаимодействия


Протон амида аспарагина, указывающий непосредственно на фенильное кольцо в водородной связи, был описан Perutz, J Amer Chem Soc, 1986, 108, 1064, с тех пор амиды, спирты и амины связываются подобным образом, и считается, что взаимодействие стоит -2 ккал / моль.
Арил-гетероатомные взаимодействия
Было показано, что неподеленные пары серы Met взаимодействуют с атомами водорода ароматических колец (см. Связывание ингибитора FAAH ниже). Аналогичные взаимодействия наблюдались и для кислорода.

Стоит прочитать: — Взаимодействие с ароматическими кольцами в химическом и биологическом распознавании, Angew. Chem. Int. Эд. 2003, 42, № 11

Анион-арильные взаимодействия

Хотя взаимодействие анион-арил менее хорошо описано, чем взаимодействия катион-арил, существует ряд примеров взаимодействия анион-арил.Существует обзор «Анион-π-взаимодействия» DOI, в котором освещаются примеры и теоретические соображения, взятые из супрамолекулярной химии, предполагающие, что связывающие взаимодействия сравнимы по энергии с водородными связями.

В отличие от зрелой области связывания катионов с ароматическими системами, взаимодействия анион-π до сих пор игнорировались, в первую очередь из-за их нелогичной природы (ожидается, что анионы будут проявлять отталкивающие взаимодействия с ароматическими π-системами из-за их электронодонорного характера)

Интересный пример связывания лиганда с биологической макромолекулой обнаружен в связывании фенилдикетокислот с PDB малат-синтазы.Дикетокислота связывается с активным центром магния и Arg339, в то время как карбоксилатная часть остатка Asp633 упаковывается лицом к π-облаку ароматического кольца, а среднее расстояние контакта составляет ~ 3,5 Å (меньше, чем типичное ~ 4,5 Å. расстояние между гидрофобными контактами, предполагающее взаимодействие анион-π. Моделирование этого взаимодействия использовалось для скрининга лигандов. DOI

Связывание серы и кислорода

Несвязанные взаимодействия между атомом серы и карбонильным атомом кислорода наблюдались в белках и малых молекулах.В приведенном ниже лиганде ГАМК (J. Med. Chem. 2002, 45, 1887-1900), в то время как ароматические кольца С-5 и С-6 (межплоскостные скручивания примерно на 58 и 63 ° соответственно) были скручены вне плоскости с центральным пиридоном тиазол явно компланарен пиридоновому кольцу (межплоскостное скручивание около 3 °) с тесным внутримолекулярным контактом серы и карбонильного кислорода (S … O) 2,76 Ангстрема; (радиусы Ван-дер-Ваальса S 1,80 Ангстрема, O 1,52 Ангстрема).

В этих случаях стоит отметить, что замена S на NH или O, которые можно рассматривать как биоизостерические замены, часто не поддерживает биологическую активность, как показано в примере, взятом из Abl киназ в таблице ниже.

В кристаллических структурах белков присутствие серы метионина или цистеина, расположенной над ароматическими кольцами, было отмечено в ряде случаев.

Связывание с галогенами

Галогены присутствуют примерно в 25% лекарств, рассчитано с использованием данных из Guide to Pharmacology Database и часто используется в качестве биоизостерических заменителей H, метил, OH и NH. 2 .

Связи с галогеном аналогичны водородным связям, и в PDB есть много примеров взаимодействия карбонилов с галогенами со связями с I, причем преобладает Br.Возможно, стоит отметить, что галогены были введены в лиганды для облегчения рентгеноструктурного анализа, но они также могут влиять на связывание. Основываясь на наблюдаемых валентных углах, взаимодействие происходит между галогеном и пи-облаком карбонила, а не неподеленной парой с четкой кластеризацией двугранных углов X — O = CN в 90 °, связанных с взаимодействиями, которые включают в первую очередь пи-систему. карбонила. Из 1500 соединений в MDDR около 15% содержат Cl, в то время как Br и I составляют еще 3%.Хотя эти взаимодействия могут рассматриваться как более слабые, чем водородные связи, вы должны иметь в виду влияние десольватации партнеров по водородным связям на общее изменение энергии. Десольватация галогена может представлять меньшую проблему, поэтому общая польза может быть выше.

Статистическая оценка кристаллографических данных показала, что электрофилы преимущественно образуют контакты с фрагментами галогена (Cl, Br, I) «бок о бок», в то время как нуклеофилы приближаются к галогенам «прямо в лоб».В общем, такого рода взаимодействия плохо моделируются атомно-центрическими зарядами, используемыми большинством силовых полей, за исключением расширенного силового поля XED, разработанного Крессетом. Глядя на электростатические поля галогенбензолов (синий отрицательный, красный положительный), мы можем увидеть электроположительную поверхность, простирающуюся от атомов Br и I. Размер так называемой σ-дырки зависит от множества факторов: более тяжелый галоген или электроноакцепторный каркас вносят вклад в более положительную σ-дырку. Множественные нуклеофилы действуют как акцепторы галогенных связей, такие как кислород, sp3-гибридизированный азот, ароматическое кольцо или сера.Прочность галогенной связи часто сравнивают с прочной водородной связью (5,8 ккал / моль).

Хотя введение галогена может способствовать улучшению свойств ADME лиганда, галогенные элементы также играют значительную роль в свойствах селективности и сродства связывания. При исследовании галогенной связи в PDB DOI из 19413 дистанционных контактов, обнаруженных с участием тяжелых галогенов, 567 контактов приводят к правильным галогеновым связям. Связь с кислородом карбонила основной цепи была определена как наиболее заметный партнер для каждого тяжелого галогена.Примером является PDB ID 3EQB, в котором йод в лиганде для галогенной связи с амид карбонилом VAL127.

Кроме того, было много ароматических взаимодействий, играющих важную роль в качестве акцептора галогеновой связи, особенно между боковыми цепями хлора и тирозина, как показано в структуре PDB ID 2PR3, показанной ниже, в которой хлор указывает на пи-облако Tyr228.

Как и предполагалось, замещение водорода йодом может привести к наибольшему увеличению сродства, поскольку сила связи галогена увеличивается с увеличением размера атома галогена, как показано ниже, введение йода в туберцидин дает более чем 200-кратное увеличение сродства. DOI.

Взаимодействие фтора

Целенаправленная замена одного или нескольких атомов водорода в молекуле атомами фтора является частью набора инструментов медицинских химиков для улучшения аффинности к заданной мишени и / или для модуляции таких параметров, как метаболическая стабильность и pKa, эта биоизостерическая замена была тщательно изучена и Возможно, неудивительно, что около 13% лекарств содержат атом фтора, согласно данным Guide to Pharmacology Database. Фтор может взаимодействовать как с полярными, так и с гидрофобными группами белков.Эти взаимодействия можно далее классифицировать на полярные взаимодействия с донорами водородных связей (например, NH основной цепи, поляризованные Cα – H, полярные боковые цепи и вода, связанная с белками), гидрофобные взаимодействия с липофильными боковыми цепями и ортогональные мультиполярные взаимодействия с карбонильными группами основной цепи , боковые цепи, содержащие амид (Asn и Gln), а также гуанидиниевые группы (Arg) и серу (Cys).

Интересным примером является использование фтор-серных контактов и многополярных взаимодействий для создания спасательных препаратов мутанта p53 Y220CDOI

В этом исследовании мы стремились повысить эффективность соединения на основе карбазола Phikan083 и использовали неэмпирические квантово-химические расчеты для исследования потенциального увеличения энергии взаимодействия при фторировании этильного якоря.

Они исследовали последовательное фторирование боковой этильной группы, в случае трифторметильного аналога, показанного ниже PDB = 54GO, можно видеть, что фтор взаимодействует с Cys220 и двумя карбонилами основной цепи с углами O = C ··· F 97,5. ° и 80,1 °.

Был разработан вычислительный алгоритм под названием FMAP, который вычисляет флюорофильные сайты в непосредственной близости от остова белка. DOI.

На основе анализа комплексов белок-лиганд из банка данных о белках (PDB) мы разработали алгоритм (FMAP) для картирования сайтов для атомов фтора на структурах белков с целью формирования благоприятных взаимодействий C – F ··· C = O с белковой основой.Геометрические критерии, используемые в FMAP, были выбраны так, чтобы охватить ~ 80% сайтов фтора, обнаруженных в экспериментальных структурах в PDB. Сайты фтора картированы в структуре белка через расширение Pymol и представлены как поверхность, охватывающая диапазон 2,8–3,2 Å от пептидной связи (рис. 2а). FMAP также устраняет маловероятные положения фтора с помощью фильтров, основанных на неблагоприятной геометрии для мультиполярных взаимодействий, а также стерических столкновений с атомами белка (подробное описание FMAP см. В разделе «Методы»).

FMAP был использован для оценки вклада атомов фтора в аффинность связывания MI-2-3 в серии аналогов, заменяющих CF3 группами Ch4, Ch3F и CHF2, результаты показаны на изображении ниже, взятом из статьи. . В документе также подчеркивается еще один важный момент, «хотя только один фтор может взаимодействовать с основной цепью, другие фтор могут потребоваться для стабилизации соответствующего ротамерного состояния». Скрипт находится в свободном доступе у авторов.

Некоторые примеры из PDB

Изображение ниже, взятое из банка данных по белкам и визуализированное в MOE 3EQB, показывает лиганд, образующий контакт I ··· O с карбонильным кислородом Val 127 в MEK1, демонстрируя «лобовое» взаимодействие со связующим углом 174 o .

Аналогичным образом 3GT3 показывает лиганд, образующий контакт Br ··· O с гидроксильной группой Ser 247 в протеиназе K.

Кристаллическая структура 3KXH показывает взаимодействия между Br и карбонилами Glu114 и Val116 и контакт Br ··· π с фенильным кольцом Phe 113 в киназе CK2

Подробное сравнение термодинамических и структурных характеристик связывания галогенов при взаимодействиях белок-лиганд: тематическое исследование PDE5 и его ингибиторов DOI сравнил соответствующие аналоги H, F, Cl, Br и I, связывающиеся с каталитическим доменом PDE5.Сравнение активности показывает, что йод является наиболее сильнодействующим, а фторсодержащий — наименее активным, фактически хуже, чем водород. Это соответствует описанным выше электростатическим поверхностям.

Заместитель PDB IC50 (нМ)
H 4OEX 51,8
F 3SHY 90,9
Класс 3SHZ 35.9
Br 3SIE 13,3
I 4OEW 7,2

Наложение рентгеновских структур показано ниже (I = оранжевый, Cl = зеленый, F = желтый), основные взаимодействия лигандов с белком представляют собой классические бидентатные Н-связи с Q817, π − π стэкинг взаимодействия с фенильным кольцом F820 и гидрофобные взаимодействия с остатками L765, V782, A783 и F786.Заместитель йода связывается как с Tyr612, так и с прочно связанной молекулой воды.

Стоит прочитать
Принципы и применение галогенных связей в медицинской химии и химической биологии J Med Chem DOI

Гидрофобные взаимодействия

Это определено IUPAC как

Склонность углеводородов (или липофильных углеводородоподобных групп в растворенных веществах) к образованию межмолекулярных агрегатов в водной среде и аналогичные внутримолекулярные взаимодействия

Из анализа лигандов PDB, приведенного выше, гидрофобные контакты на сегодняшний день являются наиболее распространенными взаимодействиями в комплексах белок-лиганд, наиболее распространенным гидрофобным взаимодействием является взаимодействие, образованное алифатическим углеродом в рецепторе и ароматическим углеродом в лиганде.Лейцин, за которым следуют боковые цепи валина, изолейцина и аланина, наиболее часто участвуют в гидрофобных взаимодействиях.

Singh et al (American Journal of Immunology 4 (3): 33-42, 2008) завершили обширное исследование взаимодействий связывания, которые важны для связывания тетрагидроимидазобензодиазепинона (TIBO), который принадлежит к ненуклеозидной группе обратной транскриптазы. ингибиторы (ННИОТ). Исследование показало, что гидрофобное взаимодействие является преобладающим и вносит основной вклад, в то время как водородные связи и полярные взаимодействия помогают в правильной ориентации соединения. «Гидрофобный эффект» (термин, придуманный Чарльзом Танфордом) относится к идее, что происходит энергетическое сворачивание белка. двумя факторами: — Гидрофобные боковые цепи предпочитают «ускользать» от воды при этом.Гидрофильные боковые цепи предпочитают взаимодействовать с водой. Когда это распространяется на взаимодействие лигандов с сайтом связывания, классическая концепция гидрофобного эффекта выглядит следующим образом: гидрофобный лиганд (или поверхность на сайте связывания) разрушает структуру объемной воды и снижает энтропию из-за более сильного связывания и упорядочения. молекул воды вокруг растворенного вещества, если лиганд и сайт связывания связаны, тогда некоторые молекулы воды могут быть возвращены в объемную воду. Таким образом, гидрофобный эффект почти полностью энтропийный и коррелирует с разделением между водными и неполярными растворителями.

Но помните, что многие из нецелевых пассивов HERG, взаимодействия CYP, транспортеров имеют сильную корреляцию с липофильностью.

Склонность к необычным взаимодействиям

Добыча PDB была использована для определения предрасположенности к взаимодействию пар белок-лиганд DOI.

Среди них слабые водородные связи, в которых донором или акцептором водородной связи является не атом кислорода или азота, а скорее поляризованная группа CH2, галоген, связанный с углеродом, 3 или электронная π-система.4,5 В то время как благоприятный вклад σ-дырочных связей более тяжелых галогенов с основаниями Льюиса довольно твердо установлен на основе ряда экспериментальных и теоретических модельных исследований, 6-8 также утверждалось, что фтор 9, сера, 10-13 азот, 14 или фосфор15,16 могут участвовать в этом типе взаимодействия при определенных обстоятельствах. Важность мультиполярных взаимодействий подчеркивалась, 17 и помимо катион-π-взаимодействий, анион-π-взаимодействия18-20 также имели своих сторонников. Со всеми этими потенциально благоприятными новыми типами взаимодействия, которые мы называем в этой статье «необычными» взаимодействиями, можно задаться вопросом, какие из них действительно конкурентоспособны.

Эта отличная публикация была отмечена на сайте Drug Hunter Деннисом Ху, который предоставил невероятно подробное описание взаимодействий, которое любезно разрешено воспроизвести ниже.

Аминокислотные взаимодействия

PDB также содержит множество примеров взаимодействий между аминокислотами, хотя существуют определенные взаимодействия, которые хорошо задокументированы (положительно заряженные основные аминокислоты связываются с отрицательно заряженными кислотными аминокислотами), я не видел систематического исследования всех аминокислот. Вот почему работа Эндрю Уайта, который систематически подсчитывал количество взаимодействий между каждой парой типов аминокислот, а затем преобразовал эти числа в энергии взаимодействия.На графике ниже показана матрица природных аминокислот, больший синий кружок указывает на сильное взаимодействие. DOI.

Пример взаимодействия связывания лиганда

Недавняя публикация Милени и др. (DOI: 10.1021 / jm

96) довольно хорошо иллюстрирует весь спектр молекулярных взаимодействий, и я взял файл pdb (3K83) в MOE и выделил некоторые из ключевых взаимодействий ниже. Каталитический механизм включает нуклеофильную атаку Ser241 на амидкарбонил субстрата, в случае нижеприведенного ингибитора (Ki 22 нМ) Ser241 (желтый) образует полуацеталь с карбонилом, соседним с оксазолом.Этот тетраэдрический промежуточный продукт стабилизирован электроноакцепторным гетероциклом и водородными связями с N-H в основной цепи.

Интересно, что карбоновая кислота лиганда не взаимодействует с основным амином, а вместо этого стабилизируется взаимодействием с тремя молекулами воды и водородными связями с двумя основными цепями N-H. Остальные ключевые взаимодействия представляют собой серию взаимодействий с арилом. Phe192 образует пи-взаимодействие «край к лицу» с пиридильным кольцом ингибитора и с одним из колец бифенильной группы.Phe381 обеспечивает ключевой контакт арил CH-pi с бифенильным кольцом ингибитора, в то время как два Met236 и Met495 ориентируют свои электроны неподеленной серы на связанные фенильные водороды, а гидроксил Thr377 также взаимодействует с фенильными атомами водорода.

Рентгеноструктурный анализ ингибиторов альфа-кетогетероцикла, связанных с гуманизированным вариантом амидгидролазы жирных кислот

Стоит прочитать: —
Руководство медицинского химика по молекулярным взаимодействиям. Биссанц, Кун, Стал, J. Med Chem. DOI
. Внутримолекулярное водородное связывание для улучшения проницаемости и абсорбции мембраны в сверхпропорциональном пяти химическом пространстве. DOI.Количественная оценка межмолекулярных взаимодействий: рекомендации по инструментарию молекулярного распознавания. Энгью. Chem. Int. Эд. 2004, 43, 5310 — 5324, DOI
Принципы и применение галогенных связей в медицинской химии и химической биологии J Med Chem DOI
Систематический анализ атомных взаимодействий белок-лиганд в PDB DOI
Диаграмма анизотропии водородных связей DOI
Галогены в белке -Механизм связывания лиганда: структурная перспектива DOI
Насколько значимы необычные взаимодействия белок-лиганд? Выводы из интеллектуального анализа баз данных DOI

Последнее обновление 4 Август 2020

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы ​​установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Свойства решений | Безграничная химия

Межмолекулярные силы и решения

Для образования раствора молекулы растворенного вещества и растворителя должны быть больше притянуты друг к другу, чем сами по себе.

Цели обучения

Вспомните два концептуальных шага, необходимых для растворения растворенного вещества и образования раствора.

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Есть два концептуальных шага для формирования раствора, каждый из которых соответствует одной из двух противоположных сил, определяющих растворимость.
  • Первым концептуальным шагом является растворение, которое соответствует силе межмолекулярного притяжения растворитель-растворитель и растворенное вещество -величина, которую необходимо разрушить.
  • Второй концептуальный этап — сольватация, которая соответствует силе межмолекулярного притяжения растворенное вещество-растворитель, которое необходимо сформировать для образования раствора.
  • Многие межмолекулярные силы могут способствовать сольватации, включая водородные связи, диполь-дипольные силы, силы Ван-дер-Ваальса и ион-дипольные взаимодействия.
Ключевые термины
  • межмолекулярные силы : силы притяжения и отталкивания между молекулами

Сила межмолекулярных сил между растворенными веществами и растворителями определяет растворимость данного растворенного вещества в данном растворителе.Для образования раствора растворенное вещество должно быть окружено или сольватировано растворителем. Растворы успешно растворяются в растворителях, когда связи растворенное вещество-растворитель сильнее, чем связи растворенное вещество-растворенное вещество или связи растворитель-растворитель.

Качественно растворимость растворенного вещества в растворителе можно определить, используя правило «подобное растворяется в подобном». Обычно растворенные вещества, полярность которых соответствует полярности растворителя, обычно будут растворимы. Например, поваренная соль (NaCl) легко растворяется в воде (H 2 O), поскольку обе молекулы полярны.

Межмолекулярные силы и их значение в образовании растворов

Есть два концептуальных шага для формирования раствора, каждый из которых соответствует одной из двух противоположных сил, определяющих растворимость. Если растворенное вещество является твердым или жидким, его необходимо сначала диспергировать, то есть разделить его молекулярные единицы. Это требует энергии, и поэтому этот шаг всегда работает против образования раствора (всегда эндотермического или требует, чтобы энергия была введена в систему).

Шаг 1 растворения : Молекулы, переходящие из упорядоченного состояния, такого как твердое тело, в неупорядоченное состояние, требуют подвода энергии.Природа растворенного вещества (X) и растворителя (Y) определяет, является ли растворение энергетически благоприятным или неблагоприятным. Если растворенное вещество связывается с другим растворенным веществом (связь X-X) сильнее, чем растворенное вещество связывается с растворителем (связь X-Y), то растворение не является энергетически выгодным.

Шаг 1. Растворение растворов

Природа растворенного вещества (X) и растворителя (Y) определяет, является ли растворение энергетически благоприятным или неблагоприятным. Если растворенное вещество связывается с другим растворенным веществом (связь X-X) сильнее, чем растворенное вещество связывается с растворителем (связь X-Y), то растворение не является энергетически выгодным.

С другой стороны, растворение благоприятно, когда связи растворенное вещество-растворитель (X-Y) сильнее, чем связи X-X или Y-Y. В этом случае потенциальная энергия ниже, когда растворенное вещество и растворитель могут образовывать связи. Если притяжения X-Y сильнее, чем притяжения X-X или Y-Y, реакция растворения является экзотермической и выделяет энергию при объединении растворенного вещества и растворителя.

Поскольку растворение растворителя (X-X) и растворенного вещества (Y-Y) всегда положительно, определяющим фактором для образования раствора является значение X-Y.Помните, что взаимодействия между X и Y, представленные выше как X-Y, классифицируются как межмолекулярные силы, которые не являются ковалентными (связывающими) взаимодействиями.

Шаг 2: Формирование решения

После растворения следует сольватация. Если при сольватации выделяется больше энергии, чем расходуется во время растворения, тогда образование раствора благоприятно, и растворенное вещество растворяется в растворителе. Многие межмолекулярные силы могут способствовать сольватации, включая водородные связи, диполь-дипольные силы и силы Ван-дер-Ваальса.- (\ text {aq}) [/ latex]

Молекулы воды образуют клетку растворителя вокруг каждого иона Na + или Cl , что подразумевается символом водного состояния (водным) после каждого из продуктов. Положительный ион Na + окружен молекулами воды, которые имеют отрицательные диполи воды или кислорода, направленные в сторону катиона.

Сольватация катиона водой. : Молекулы воды (серый / зеленый — водород, оранжевый — кислород) окружают катион натрия в растворе.Обратите внимание, что отрицательный диполь или молекулы кислорода «обращены» к Na +.

В этом случае анион Cl сольватирован положительными диполями воды, которые представлены атомами водорода. В общем, когда ионы присутствуют в воде, каждый катион и анион окружены «клеткой» с частичным отрицательным или частичным положительным зарядом соответственно. Эти взаимодействия объясняют, почему большинство ионных соединений считаются растворимыми в воде, если специально не указано иное.

Решения и изменения энтропии

Увеличение энтропии происходит при образовании раствора, обеспечивая одну из многих движущих сил этого процесса.

Цели обучения

Напомним, что энтропия способствует растворению, потому что вероятность случайности увеличивается

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Энтропию можно рассматривать как случайность или разрозненность группы молекул. Благоприятно возрастание случайности.
  • Существует изменение энтропии, связанное с образованием раствора, увеличение энтропии (случайности), которое термодинамически благоприятствует решению по сравнению с двумя исходными состояниями.
  • Если другая энергия растворения благоприятна, это увеличение энтропии означает, что условия растворимости всегда будут соблюдаться. Даже если энергетика слегка эндотермична, энтропийный эффект все же может позволить раствору образоваться.
Ключевые термины
  • энтропия : термодинамическое свойство, которое является мерой тепловой энергии системы на единицу температуры, которая недоступна для выполнения полезной работы.

Энтропия

Любой, кто тасовал колоду карт, знает, неупорядоченное расположение объектов статистически более предпочтительно просто потому, что существует больше способов их реализации. Чем больше увеличивается количество объектов, тем больше статистики определяет их наиболее вероятное расположение. Химия имеет дело с огромным количеством объектов (молекул), и их тенденция к тому, чтобы стать как можно более рассредоточенными и неупорядоченными, может стать подавляющей. Однако, когда они распределяются и разупорядочиваются, тепловая энергия, которую они переносят с собой, также рассеивается; наличие этой энергии, измеряемой температурой, также имеет значение.Химики используют термин «энтропия» для обозначения этого аспекта молекулярной случайности. Энтропия — действительно увлекательная, но несколько сбивающая с толку тема. На самом деле так важно, что тема энтропии касается двух из трех законов термодинамики.

Порядок и беспорядок : Это изображение показывает серию синих и зеленых квадратов, переходящих от состояния беспорядка (случайности) к состоянию порядка (четкий повторяющийся узор). В этом примере энтропия уменьшается и препятствует переходу.

Энтропия в образовании раствора

На данный момент энтропию можно рассматривать как молекулярный «беспорядок» или в терминах энергии молекул и их размаха. Этот член увеличивается с повышением температуры. Когда молекула меняет состояние, общие состояния вещества могут быть упорядочены в терминах энтропии следующим образом: газы> жидкости> твердые тела.

Аналогичным образом энтропия играет важную роль в образовании раствора. Энтропия обычно увеличивается, особенно для ионов, когда они переходят от молекулы к ионам.Это потому, что мы существенно увеличиваем количество частиц с одного соединения до двух или более в зависимости от состава. Считаем, растворение сульфата натрия,

Na 2 SO 4 (т) -> 2 Na + (водн.) + SO 4 2- (водн.)

Энтропия здесь увеличивается по двум причинам:

  1. Твердое вещество образует водную среду.
  2. Одна молекула превращается в три иона.

Все эти факторы увеличивают энтропию растворенного вещества.Также имейте в виду, что происходит потеря энтропии, связанная с тем, что молекулы воды организуют свои «клетки растворителя» вокруг самих ионов. Этот фактор может иногда приводить только к небольшому увеличению энтропии, хотя ожидается большое увеличение. Таким образом, в очень распространенном случае, когда небольшое количество твердого вещества или жидкости растворяется в гораздо большем объеме растворителя, растворенное вещество становится более разбросанным в пространстве, и количество эквивалентных способов, которыми растворенное вещество может быть распределено в этом объеме сильно увеличено.Это то же самое, что сказать, что энтропия растворенного вещества увеличивается.

Подумайте об энтропии образования раствора, представив добавление пищевого красителя в чистую воду. При первом добавлении пищевого красителя молекулы красителя концентрируются около точки контакта. Со временем эти молекулы красителя распределяются более равномерно по раствору даже без перемешивания. Поскольку раствор H для этого процесса приблизительно равен нулю (идеальное решение), единственным термодинамическим фактором, приводящим к перемешиванию, является энтропийный член.

Распространение: водный и пищевой краситель — Проект распространения : При добавлении пищевого красителя в воду образуется раствор. Это образование раствора увеличивает энтропию, поскольку молекулы становятся более равномерно распределенными и упорядоченными в процессе диффузии.

Если энергия растворения благоприятна, это увеличение энтропии означает, что условия растворимости всегда будут соблюдаться. Даже если энергетика слегка эндотермична, энтропийный эффект все же может позволить раствору образоваться, хотя он, возможно, может ограничить максимальную концентрацию, которая может быть достигнута.

Растворы и тепло гидратации

Когда ионы растворяются в воде, возникающие в результате стабилизирующие взаимодействия высвобождают энергию, называемую «теплотой гидратации».

Цели обучения

Предсказать, будет ли данное ионное твердое вещество растворяться в воде, учитывая энергию решетки и теплоту гидратации

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Чтобы растворить ионное твердое тело, молекулы воды должны разрушить взаимодействия между всеми ионами в твердом теле.Для этого они ориентируются так, чтобы эффективно уменьшать локализованный заряд на ионах. Это называется увлажнением.
  • Гидратация ионов является термодинамически благоприятным процессом и, как таковая, может выделять тепло. Вот почему это называется «теплотой гидратации».
  • Теплота гидратации (H , гидратация ) смещает энергию решетки (H , энергия решетки ) ионного твердого вещества, чтобы обеспечить образование раствора, как правило, когда H гидратация > H энергия решетки .
Ключевые термины
  • термодинамика : наука о преобразовании тепла в другие формы энергии.
  • ион : атом или группа атомов, несущих электрический заряд, например атомы натрия и хлора в солевом растворе.
  • теплота гидратации : тепло, которое выделяется при гидратации одного моля ионов при постоянном давлении. Чем больше гидратирован ион, тем больше тепла выделяется.

Энергетика образования растворов

Растворимость зависит от растворения растворенного вещества в растворителе и, как и все химические реакции, регулируется законами термодинамики.Этот конкретный процесс представляет собой изменение состояния из исходного состояния растворенного вещества, твердого, жидкого или газообразного, в растворенное состояние (называемое водным, когда растворителем является вода), которое является отдельным физическим состоянием и, таким образом, считается химической реакцией. Для протекания любой химической реакции она должна быть термодинамически благоприятной. Многие факторы влияют на то, насколько термодинамически благоприятна данная реакция, включая теплоту гидратации или энергию гидратации, выделяемую, когда вода сольватирует или окружает ион, и количество энергии, необходимое для преодоления сил притяжения между молекулами растворенного вещества, известных как энергия решетки. .

Взаимодействие растворителя и растворенного вещества

Поскольку кулоновские силы, связывающие ионы и высокополярные молекулы в твердые тела, довольно сильны, можно ожидать, что эти твердые вещества нерастворимы в большинстве растворителей. Притягивающие взаимодействия между ионными молекулами называются энергией решетки, и они должны быть преодолены для образования раствора. Ионные твердые вещества нерастворимы в большинстве неводных растворителей, но они, как правило, обладают высокой растворимостью, особенно в воде.

Ключевым фактором, определяющим растворимость, является взаимодействие ионов с растворителем.Электрически заряженные ионы подвергаются ионно-дипольным взаимодействиям с водой, преодолевая сильное кулоновское притяжение, и это приводит к образованию водного раствора. Молекула воды полярна; он имеет частичный положительный заряд на атомах водорода, в то время как кислород несет частичный отрицательный заряд. Этот диполь возникает из-за разницы в электроотрицательности, присутствующей в связях O-H в молекуле воды. Кроме того, две неподеленные пары кислорода в воде также способствуют стабилизации любых положительно заряженных ионов в растворе.

Гидратированный Na + H 2 Катион O : Молекулы воды окружают катион и стабилизируют его посредством взаимодействия с частичным отрицательным зарядом на концах кислорода.

Как следствие, ионы в водных растворах всегда гидратированы; то есть они довольно прочно связаны с молекулами воды посредством ионно-дипольных взаимодействий. Количество молекул воды, содержащихся в первичной гидратной оболочке, которая полностью охватывает ион, зависит от радиуса и заряда иона.- (\ text {aq}) [/ latex] [теплота гидратации]

Первая реакция (ионизация) всегда эндотермическая; требуется много работы, чтобы разбить ионную кристаллическую решетку на составляющие ионы. Энергия решетки определяется как энергия, которая высвобождается, когда один моль ионного твердого вещества образуется из газообразных ионов, и она увеличивается с увеличением заряда атома и уменьшением размера атома (радиуса). Чем больше значение энергии решетки соединения, тем больше сила, необходимая для преодоления кулоновского притяжения.Фактически, некоторые соединения строго нерастворимы из-за их высокой энергии решетки, которую невозможно преодолеть, чтобы образовать раствор.

Теплота гидратации (H

гидратация ) против энергии решетки

Стадия гидратации во второй реакции всегда экзотермична (H гидратация <0), поскольку молекулы H 2 O притягиваются в электростатическое поле иона. Теплота (энтальпия) раствора (H , раствор ) представляет собой сумму энергий решетки и гидратации (H раствор = H гидратация + энергия решетки H ).Из этого соотношения ясно видно, что процессы преодоления энергии решетки и гидратации ионов конкурируют друг с другом.

Значение раствора H зависит от величин гидратации H и энергии решетки H растворенного вещества. Благоприятные условия для образования раствора обычно включают отрицательное значение H раствора ; это возникает из-за того, что процесс гидратации превышает энергию решетки растворенного вещества.Как часто случается с величиной, которая представляет собой сумму двух больших членов, имеющих противоположные знаки, общий процесс растворения может быть либо эндотермическим, либо экзотермическим. Раствор H — лишь один из факторов, определяющих образование раствора, но обычно он является основным фактором при образовании раствора из-за той роли, которую энтальпия играет в большинстве термодинамических соображений.

Среднее время, которое ион проводит в гидратной оболочке, составляет примерно от двух до четырех наносекунд, что примерно на два порядка больше, чем время жизни отдельной водородной связи H 2 O – H 2 O.Относительная сила этих двух межмолекулярных сил очевидна: ион-дипольные взаимодействия сильнее взаимодействий водородных связей.

Если вам интересно, откуда мы взяли термин «теплота гидратации», это связано с тем фактом, что некоторые растворы при образовании сильно экзотермичны. Горячий раствор образуется, когда теплота гидратации намного превышает энергию решетки растворенного вещества.

Диаграмма энтальпии для процесса растворения : Диаграмма энтальпии, показывающая образование экзотермического раствора.Обратите внимание, что раствор H имеет меньшую энергию, чем исходная энтальпия растворенного вещества / растворителя. С другой стороны, эндотермический процесс показал бы раствор H как положительный, и он был бы выше по энергии, чем исходные энтальпии растворенного вещества / растворителя.

кислотно-основная реакция | Определение, примеры, формулы и факты

Кислотно-основная реакция , тип химического процесса, типичным примером которого является обмен одного или нескольких ионов водорода, H + , между частицами, которые могут быть нейтральными (молекулы, такие как вода , H 2 O; или уксусная кислота, CH 3 CO 2 H) или электрически заряженные (ионы, такие как аммоний, NH 4 + ; гидроксид, OH ; или карбонат, CO 3 2-).Он также включает аналогичное поведение молекул и ионов, которые являются кислотными, но не отдают ионы водорода (хлорид алюминия, AlCl 3 и ион серебра AG + ).

сульфат натрия

Сульфат натрия, также называемый глауберовской солью, является, как и другие соли, продуктом кислотно-щелочной реакции.

Martin Walker

Популярные вопросы

Что такое кислоты и основания?

Кислоты — это вещества, содержащие один или несколько атомов водорода, которые в растворе выделяются в виде положительно заряженных ионов водорода.Кислота в водном растворе имеет кислый вкус, меняет цвет голубой лакмусовой бумаги на красный, вступает в реакцию с некоторыми металлами (например, с железом) с выделением водорода, реагирует с основаниями с образованием солей и способствует определенным химическим реакциям (кислотный катализ). Основания — вещества, которые имеют горький вкус и меняют цвет красной лакмусовой бумаги на синий. Основания реагируют с кислотами с образованием солей и способствуют определенным химическим реакциям (щелочной катализ).

Как измеряются кислоты и основания?

Кислотам и основаниям присваивается значение от 0 до 14, значение pH, в зависимости от их относительной силы.Чистая вода, которая является нейтральной, имеет pH 7. Раствор с pH менее 7 считается кислым, а раствор с pH более 7 считается щелочным или щелочным. Сильные кислоты имеют более высокую концентрацию ионов водорода, и им присваиваются значения, близкие к 0. И наоборот, сильные основания имеют более высокие концентрации гидроксид-ионов, и им присваиваются значения, близкие к 14. Более слабые кислоты и основания ближе к значению pH 7, чем их более сильные собратья.

Что происходит во время кислотно-щелочной реакции?

Кислотно-основная реакция — это тип химической реакции, которая включает обмен одним или несколькими ионами водорода, H + , между частицами, которые могут быть нейтральными (молекулы, такие как вода, H 2 O) или электрически заряженные (ионы, такие как аммоний, NH 4 + ; гидроксид, OH ; или карбонат, CO 3 2-).Он также включает аналогичные процессы, которые происходят в молекулах и ионах, которые являются кислотными, но не отдают ионы водорода.

Как кислоты и основания нейтрализуют друг друга (или нейтрализуют друг друга)?

Различные реакции дают разные результаты. Реакции между сильными кислотами и сильными основаниями более полно разлагаются на ионы водорода (протоны, положительно заряженные ионы) и анионы (отрицательно заряженные ионы) в воде. Для слабой кислоты и слабого основания нейтрализация более подходящим образом включает прямой перенос протонов от кислоты к основанию.Если один из реагентов присутствует в большом избытке, реакция может дать соль (или ее раствор), которая может быть кислой, основной или нейтральной в зависимости от силы кислот и оснований, реагирующих друг с другом.

Кислоты — это химические соединения, которые в водном растворе проявляют резкий вкус, разъедающее действие на металлы и способность окрашивать некоторые синие растительные красители в красный цвет. Основания — это химические соединения, которые в растворе становятся мыльными на ощупь и окрашивают красные растительные красители в синий цвет. При смешивании кислоты и основания нейтрализуют друг друга и образуют соли, вещества с солоноватым вкусом и без характерных свойств кислот или оснований.

Идея о том, что одни вещества являются кислотами, а другие — основаниями, почти так же стара, как и химия, и термины кислота , основание и соль встречаются очень рано в трудах средневековых алхимиков. Кислоты, вероятно, были первыми из них, которые были распознаны, очевидно, из-за их кислого вкуса. Английское слово acid , французское acide , немецкое Säure и русское kislota образовано от слов, означающих кислый (латинское acidus , немецкое sauer , древнескандинавское sūur и Русский кислый ).К другим свойствам, которые в свое время связывали кислоты, относились их растворяющее или коррозионное действие; их действие на растительные красители; и вспенивание, возникающее при нанесении их на мел (образование пузырьков углекислого газа). Основания (или щелочи) характеризовались в основном своей способностью нейтрализовать кислоты и образовывать соли, причем последние довольно слабо характеризовались как кристаллические вещества, растворимые в воде и имеющие соленый вкус.

Несмотря на их неточный характер, эти идеи служили для корреляции значительного диапазона качественных наблюдений, и многие из самых обычных химических материалов, с которыми сталкивались ранние химики, можно было классифицировать как кислоты (соляная, серная, азотная и угольная кислоты), основания (сода, поташ, известь, нашатырный спирт) или соли (поваренная соль, нашатырный спирт, селитра, квасцы, бура).Отсутствие какой-либо очевидной физической основы для рассматриваемого явления затрудняло количественный прогресс в понимании кислотно-основного поведения, но способность фиксированного количества кислоты нейтрализовать фиксированное количество основания была одним из первых примеров химической эквивалентности. : идея о том, что определенная мера одного вещества в некотором химическом смысле равна разному количеству второго вещества. Кроме того, довольно рано было обнаружено, что одну кислоту можно заменить из соли другой кислотой, и это позволило расположить кислоты в приблизительном порядке силы.Также вскоре стало ясно, что многие из этих смещений могут происходить в любом направлении в соответствии с экспериментальными условиями. Это явление свидетельствует о том, что кислотно-основные реакции обратимы, то есть продукты реакции могут взаимодействовать с регенерированием исходного материала. Он также ввел концепцию равновесия в кислотно-щелочную химию: эта концепция гласит, что обратимые химические реакции достигают точки баланса или равновесия, при которой исходные материалы и продукты регенерируются каждой из двух реакций так же быстро, как и они.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.