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