Ma kédés: A bológa ayag sktét mghatáoó kölsöhatások és ukoáls jltőségük. Fogalmaa mg övd a Tmodamka II. Főtétlét D. Fdy Judt posso mtus A skt d kalakulásáak smpotja molkulák makomolkulák komplxk Bológa dsk sktét a kötésk hahája jllm Atomok Molkulák Makomolkulák: pl. héjék O C S. -hdak. Va d Waals. kölsöhatások sgoú d m statkus db lsődlgs kötésk 0.53 m D: sóhdak S-hdak s
Fhéj másodlagos skt lmk: ala hlx, béta lm DS kttős hélx sktk va d Waals kölsöhatások Kttős lpd-étgk, bológa mmbáok Lpd-mmbáok komplx héjékkl Sámítógéps smuláó dméy: Skt kölsöhatás gák mmum-hly ΔG
ogya íjuk l a kölsöhatás gákat? Molkulák köött kölsöhatások bológa dskb A latív dlktomos álladó dlktkum : lktomos té áthatol a ayago Faaday Molkulasktk kovals kötés kéma ----------? Dó: kodáto kapatása alapjá gyvtk köött vákuum o lktostatkus kölsöhatások. Coulomb kölsöhatás potáls ga kölsöhatás ga Cb és pottöltésk távolságba gyvtk köött dlktkum > o C U C C o 0, Co > U C > C o galvaomét U latív dlktomos álladó A dlktkum ésské polaálódak lktomos téb Két otos kög ví 80 apoláos hdokabook ~ A Coulomb-potál-ból sámatatott hdatáós ga Bo-ga agy dpólusmomtumu vímolkulák Jltős módosítják a lktostatkus kölsöhatásokat Cb 80 Δ G ΔG d ' δ ' δ ' ' o pl. a + és Cl - 80, 0.3 m Cb ~5.4 kj/mól ~ xrt Gyg kölsöhatás! ga acl dssoál víb töltésk loslása alakul k Posso-Boltma gylt A végtt muka ha gy dlktomos álladójú kögb víb, gy -sugaú ügb osugá töltést vsük b hdatáós ga Mkkoa a végtt muka, ha gy ot a + víből gy makomolkula v. lpd mmbá blsjéb akauk átv? ΔG total ΔG 80 ΔG 355kJ / mól agy éték! 0.095 m, o-ádus Rash, A.A., og, B. 985 Rvaluato o th Bo modl o o hydato. J.Phys.Chm. 89, 5588
. Dpól-kölsöhatások pottöltés dpól, dpól dpól, statkus dpól, ogó dpól, dukált dpól gysű példa: pottöltés álló dpólus ' ' l. stat. + ha l << + ' ' ' l osθ U + os l θ + l osθ l os θ 4 mosθ -- - θ l + + m 'l dpólus-momtum ősbb sökk a távolsággal Td: mél boyolultabb töltésloslások hatak kölsö, aál ősbb sökk a ga a távolsággal m m Pl. két dpólus MogóDpDp 6 + otáós mogás 3 Stlow ad Pollad: Molula Bophyss, Chpt.6, Palo Alto, Addso-Wsly, 96 sabad otáó sökkt a kh. ősségét és övdít a hatótávolságot gy külölgs dpól kölsöhatás Dspós kölsöhatás va d Waals kölsöhatás Lodo-él ő Alapjlség: a töltésloslás molkuláko blül a atomok gyos hőmogása matt luktuál tas töltésspaáók gymás köléb lvő molkulák tas dpólusmomtuma kölsöhat dukó, tasítás, voás a voó kölsöhatás gája alasoyabb agyobb populáó dőb voó kölsöhatás molkulák polaálhatósága dsp α α I I 6 4 3 I + I kög töésmutatója ltéés a sabado mogó álladó dpólusok kölsöhatásától távolság üggés hasoló, d más paamétk! molkulák oáós gája gy külölgs dpól kölsöhatás Dspós kölsöhatás va d Waals kölsöhatás Lodo-él ő dpólus-momtum Mgjgyésk: -- α molkulák polaálhatósága : m α -- dsp hlytt ví >> ví α α I I 6 4 3 I + I MogóDpólok -- omula évéys, ha >> l << Dsp -- spáls st: hossúkás alakú II hdokabo láok héjék, mmbáok lpdj lktomos téősség t a aktot hé általába lméltlg mghatáo, mpkus módskkl hatáoák mg dsp 5 A lktostatkus kölsöhatások potáls gájáak távolság-üggés, és átlagos gája Kölsöhatás ga-üggvéy távolság-üggés Átlagos kölsöhatás ga kj/mól o-o 00-300 o - álló dpólus 0-0 álló dpólus - álló dpólus dpólus dpólus hőmogás mlltt dspós kölsöhatás 3 6 6-0.3
dogé-hdas sktk Kölsöhatás össttt: - kovals A---B - lktostatkus - dspós lktogatív plléatomok: O,, F d agysága séls tatomáyba odulhat lő 3-4 kj/mól 80 00 kj/mól alás séhdogék matkus katalís 35 kj/mól bológa makomolkulák d < va d Waals ádusok össg Ví - sktk O.O Δ kj/mól gá -3 olyadék -4 jég - -30 Rdkívül tulajdoságok dogé-hdas sktk Bológa makomolkulák téskték kalakulása spáls smpotok: - kötésősség ügg a köyttől - m a Δ ham a ΔG vél? A.O + B..O A.B + O..O - amdok és kabol sopotok ős poláosak, d -kötés sökkt a polatást -kötésk ősbbk a héjék és lpd mmbáok blsjéb - twok omáók: -doo atom töltésloslása mgváltok ő a lktogatvtás jobb akpto ls ví-klastk kalakulása, -kötésk láolata héjékb Whold, F. 997 atu o -bodg lusts, luds ad yms. J.Mol.Stut. 398, 8 doób kölsöhatás bológa makomolkulák blső sktéb g jltős Iosatoa-héj sjtmmbába ágyava osoglát ká m ví-doboba A apoláos séhdogé-láok gymás lé odulva a ví-molkulákkal való kölsöhatásokat sökktk - hdoób ktus doób kölsöhatás tmodamka étlmés lv: séhdogék és ví kölsöhatása ga-bkttést géyl ví - ví séhdogé - séhdogé dpól dpól dspós kh. RŐS M hajtja a sggáót? ví séhdogé kvdés: Δ 0 Jllgts hőméséklt-hatás Magas T dspós kh. ősödk ví-otáó gygül ΔS sg ~ ΔS oldott,d Δ sg <<0 > ΔG ΔG sg -ΔG oldott <0 magas hőméséklt: -dv Dll, K.A. 990 Domat os pot oldg. Bohmsty 9, 733 O O ví Alasoy T RT: A ví molkulák dtt sktt alakítaak k gymással a apoláos molkula lültéél S sökk, d sggáóál kvésbé, Δ ~0 ΔG Δ TΔS ΔG sg -ΔG oldott < 0 A sggált és a lkvdtt állapot köött külöbség: sggált állapotba a désből dő tópa-váltoás ksbb alasoy hőméséklt: S-dv
datáós ők π lkto kato kölsöhatások Makomolkulák lült töltés kölsöhatak ví-molkulákkal. Molkula molkula kölsöhatásho a kötött vímolkulákat l kll válasta. A kötött ví-molkulák hlyttsítés agy ga-bkttést géyl. Rövd távú kh. hd ~ 0. l.stat töltés kvadupól két dpól és töltés dukált dpól jllg kh 3 + ----- + + + + + ----- Vs kög kvésbé sökkt mt a Cb-kh gáját aomás séhdogé Tp Ty Ph Külöös jltős: héjékél lpd mmbá-lültkél 0. 5 ví Cb ví 0.05 Cb d ~ 0. 5 Cb Gallva, J.P., Doughty, D.A. 999 Cato- π tatos stutual bology. PAS 96, 9459 000 JACS, 870 Abl, S., Fkl, D. 0 Aoutg o pot-solvt otats altats dsg o o-agggatg latt pots. Bophysal Joual, 00, 693 Kovals atom/kéma kötésk gtka líása ddg voó kölsöhatások Kötésk kalakulása: stkus gátlás mlltt amokus potállal kölítk a kötés gysúly paamét köléb: amokus gés a kötés mté φ m kov kötésősség φ x x 0 gysúly kötéstávolság méés IR spktoskópával : φ C C kötés yújtása : φ 75x0 3 kj/mólm pl. 0.0 m yújtás > 0 RT asoló hamokus potálok a kötés sögk üggvéyéb s. kötésk köül lodulások gája ~ RT pot B m pot A tasítás m> voás kölsöható ésskék távolsága o gysúly kötéstávolság k kötés ga Atom ádusok étlmés A kötéstávolság o A + B és kötés ga k a kölsöhatás gaüggvéyk kokét üggvéy-alakjától ügg a és b
Atom ádusok külöböő kölsöhatásokba Stkus gátlás a Paul lv alapjá: Lad Jos potál lm Rdsám Va d Waals sugá m Kovals sugá m Iosugá m 0,0 0,037 + C 6 0,70 0,077 0,09 C + 7 0,55 0,075 0,05 + Io A tasító potált a lktolhők átlapolása okoa övd hatótávolságú kölsöhatás A voó kölsöhatást a dspós/va d Waals potál adja: LJ 6 0 0 40 O 8 0,5 0,073 0,40 O - Kötés ga F 9 0,47 0,07 0,7 F - P 5 0,80 0,06 0,058 P 3+ S 6 0,80 0,0 0,84 S - A makomolkulák skt és komplx-képés a köyt molkulákkal való kölsöhatás jllétéb ga-mmum-állapotot jlt Tovább svődés sjts st molula owdg Zöld: héj 44 kda tomapoxdá m ví-o köytb Sága: ook Pos-hé: vímolkulák Pos: akt lamtumok Kék:sjtmag Zöld:motubulusok
Boltma loslás A bológa olyamatokba a ga-mmum-lvk statstkus jllggl évéysülk. Kötésk olyamatosa lsakadak és újaépülk, a kötésősségk hahája alapjá üggtl éssk - k,, j T, tmkus gysúly, - ds gy mkoállapotába gy éssk gája A össs éssk kokét gaállapota dálja skt damka, 0, 0 A üggtl molkulából álló ds tljs gája a btöltés sámok gy kokét sooata jlt a ds gy makoállapotát { 0,,... } Boltma loslás Boltma loslás össhagba a tapastalattal p Z Z t Z Boltma loslás otos össüggésk Aak valósíűség, hogy adott gájú állapot a dsb mgvalósul állapotössg 0 0 Δ Boltma akto Két gaállapot latív btöltöttség k, k,, 0,, 0,T tmkus gysúly j o Z j o Δ T 3 >T >T T 3 >T >T
Mt étsük a bológa ayag skté? Pl. makomolkulás koomáó? ga-mmum g sokél kölsöhatás Fosoglát ká Molkulás/makomolkulás sktt kalakító kölsöhatások k ~ lsődlgs kötésk : kovals oos 6 V/kötés éms Rötgkstallogáa MR A koomáó sok mkoállapot dőbl és tébl dőj őméséklt ééky k ~ másodlagos kötésk -híd 0. - éháyso x 0. doób kölsöhatás ~ 0. va d Waals dpól pottöltés ~ 0.-0. dpól dpól ~ 0.0 dpól dukált dpól ~ 0.0 dőlgs dpól ~ 0.0 dspós lktovolt V 3 kal/mol ~ ~ 00 kj/mol Skt d tsthőméséklt T30 K Skt d tsthőméséklt T30 K Kédés: va- olya kötés a sktb, ahol a gaállapot a kötött állapotho képst épp a kötés gával magasabb? többlt-gával bíó kötésk sáma kötött ~ 0.07 V RT ~.6 kj/mól k T30 K, k.38x0-3 J/K Boltma álladó k 0.07 V k többlt-gával bíó kötésk sáma kötött lsődlgs kötésk k >> k pl. k.7v.7v o. o7v Tmkus okokból lsődlgs kötésk m sakadak l tsthőméséklt 00 0 A svtt lépítő alapmolkulák skt stabl
Skt d tsthőméséklt T30 K A skt damka alapvtő otos spt kap a bológa makomolkulák ukoáls kölsöhatásaba 0.07 V k Másodlagos kötésk -hdak pl. k 0. V o.v o. o7v Tmkus okokból lsődlgs kötésk m sakadak l tsthőméséklt - 7 kal / mol.46 0.5% A másodlagos kötésk jltős sámba lsakadtak tsthőméséklt skt damka 3.7 doób kölsöhatások, va d Waals kölsöhatások lsődlgs -> va d Waals/dspós k tomapoxdá m aosudum-os dőtatomáy osoglát ká m mllsudum-os dőtatomáy Ajálott odalom: My B. Jakso: Molula ad Cllula Bophyss 006, Cambdg Uvsty Pss Kösööm a gylmt! Damjaovh, Fdy, Söllős: Ovos Boka 008, Mda
A Boltma loslás gylmbvétl a gtka mgotolásokba: a lktostatkus potál líása a Posso Boltma gylttl Posso-gylt : pottöltésk és dpólusok hlytt általáos töltéssűűség-loslásak mgllő potál-üggvéy : [ ] gs 4 ρ π gy a-töltéshpotho vsoyított hlytvkto Δ U Pottöltés által végtt muka a potáltéb Töltés-sűűség-loslás Av ρ Io-kotáó Mól/l 0 bulk ko. ahol Boltma-loslás gylmb-vétl: y x + + Δ A Boltma loslás gylmbvétl a gtka mgotolásokba: a lktostatkus potál líása a Posso Boltma gylttl / A Posso-Boltma-gylt Mgoldása gy olya lktomos potál-üggvéy, am gylmb vs a ook áyékoló hatását Pl. gysűbb st: a l.statkus kölsöhatás gyaka gyg -> x gv sobajthtő << / - / A A Mvl a a potba a oldat utáls: 0 A Laált P.-B. gylt Dby távolság ook áyékoló hatása I I D D λ λ oő Dby-távolság: blül a lktostatkus kölsöhatást tkttb kll v, agyobb távolságokál má a ook áyékolása matt lhayagolható