background image

 

127

11.7. Клатратные соединения 

Подтверждением  существования  межатомных  квадруполь-квадрупольных  и 

гидридных  связей  (табл.5,  связи  № 4 и 5), является  существование  клатратных 
соединений молекул углеводородов с некоторыми другими молекулами. 

В 1940 г.  Бенген  обнаружил,  что  карбамид  (мочевина)  образует  твердые 

кристаллические  комплексы  с  нормальными  алканами,  содержащими  более  шести 
атомов  углерода.  Используя  рентгеноструктурный  метод  автором [32] было 
установлено, что комплексы имеют гексагональную структуру, в которой молекулы 
карбамида  располагаются  по  спирали  на  гранях  шестигранных  призм.  Считалось, 
что спираль удерживается с помощью водородных связей: 

 

NH

2

NH     C    O     H    N    C    NH

2

2

H O

 

 

Витки  спирали – элементарные  ячейки,  состоящие  из 6 молекул  карбамида – 

параллельны  между  собой.  Внутри  спирали  образуется  канал  гексагональной 
формы с диаметром 0,49 нм. 

Считаем,  что  молекулы  карбамида  взаимодействуют  между  собой  не  с 

помощью  водородных  связей,  а  через  квадруполь-квадрупольное  взаимодействие 
атомов кислорода и атомов азота: 

C NH

2

O

NH

2

           

O

C

H

N

H

H

N

H

 

 

Ниже,  для  примера  межмолекулярного  взаимодействия,  приведена  двумерная 

схема из трех молекул карбамида, связанных между собой (схема 20А). 

 

O

C

H

N

H

H

N

H

O

C

H

N

H

H

N

H

O

C

H

N

H

H

N

H

 (20А) 

Энергия  таких  квадруполь-квадрупольных  связей  составляет 20-40 ккал,  что 

значительно выше энергии Н-связи. 

Эффективный диаметр молекул нормальных алканов имеет величину от 0,38 до 

0,42  нм,  что  дает  им  возможность  встраиваться  в  канал.  В  соответствии  с  нашей 
теорией химической связи, молекула нормального алкана удерживается в канале из 

молекул  карбамида  за  счет  перекрестных  гидридных  связей 

H

N

C

H

  (табл. 5, связь  № 

5).  Из  табл. 6А  следует,  что  атом  Н  в  связи N-H имеет  эффективный 
положительный  заряд (+0,935), в  то  время  как  в  связи  С-Н,  атом  Н  имеет 
отрицательный  заряд (-2,335), что  и  приводит  к  электрическому  взаимодействию 
этих  групп.  Разветвленные  алканы  из-за  своих  размеров  не  образуют  комплексы  с 
карбамидом. 

Для  разделения  компонентов  нефти  используется  также  тиомочевина [33, 34]. 

Атом  серы  имеет  размер  в  два  раза  больший,  чем  атом  кислорода.  Это  является