Может возникнуть вопрос: почему именно водород образует такую специфическую химическую связь?

Это объясняется тем, что атомный радиус водорода очень мал. Кроме того, при смещении или полной отдаче своего единственного электрона водород приобретает сравнительно высокий положительный заряд, за счет которого водород одной молекулы взаимодействует с атомами электроотрицательных элементов, имеющих частичный отрицательный заряд, выходящий в состав других молекул (HF, H2O, NH3).

Рассмотрим некоторые примеры. Обычно мы изображаем состав воды химической формулой H2O. Однако это не совсем точно. Правильнее было бы состав воды обозначать формулой (H2O)n, где n = 2,3,4 и т. д. Это объясняется тем, что отдельные молекулы воды связаны между собой посредством водородных связей.

Водородную связь принято обозначать точками. Она гораздо более слабая, чем ионная или ковалентная связь, но более сильная, чем обычное межмолекулярное взаимодействие.

Наличие водородных связей объясняет увеличения объема воды при понижении температуры. Это связано с тем, что при понижении температуры происходит укрепление молекул и поэтому уменьшается плотность их «упаковки».

При изучении органической химии возникал и такой вопрос: почему температуры кипения спиртов гораздо выше, чем соответствующих углеводородов? Объясняется это тем, что между молекулами спиртов тоже образуются водородные связи.

Повышение температуры кипения спиртов происходит также вследствие укрупнения их молекул.

Водородная связь характерна и для многих других органических соединений (фенолов, карбоновых кислот и др.). Из курсов органической химии и общей биологии вам известно, что наличием водородной связи объясняется вторичная структура белков, строение двойной спирали ДНК, т. е. явление комплиментарности.

3. ЗАКОНЫ ФАРАДЕЯ

Законы естествознания постулируются на основании наблюдаемых опытных фактов. Сначала идет процесс накопления знаний в определенной области. Эти результаты анализируются и делается некоторое предположение. Это предположение не выводится из других законов. Оно возникает само по себе на основании опыта. Сделанное умозаключение, сформулированное в виде математической формулы, становится частью гипотезы. Если последующие опыты подтверждают правильность этого предположения, оно становится законом.

Понятие поля в применении к электрическому и магнитному полям было введено в 30-х годах 19-го века М. Фарадеем. Концепция поля была возрождением теории близкодействия, основоположником которой был Р.Декарт. Согласно его концепции близкодействия, взаимодействующие тела создают в каждой точке окружающего их пространства особое состояние - поле, которое проявляется в силовом воздействии на другие тела, в эти поля помещенные. Экспериментально было показано, что взаимодействие электрически заряженных тел осуществляется не мгновенно. Перемещение одной заряженной частицы приводит к изменению сил, действующих на другую заряженную частицу не в тот же момент, а спустя некоторое время. В разделяющем частицы пространстве происходит некоторый процесс, который распространяется с конечной, хотя и очень большой скоростью. Был сделан вывод, что имеется посредник, осуществляющий взаимодействие между заряженными частицами. Этот посредник был назван электромагнитным полем. Каждая заряженная частица создает вокруг себя электромагнитное поле, действующее на другие заряженные частицы. Скорость распространения электромагнитных волн не превышает скорости их распространения в вакууме, равной 3×108 м/с. Таким образом, возникла новая концепция - концепция близкодействия. Согласно этой концепции, взаимодействие телами осуществляется посредством тех или иных полей, непрерывно распределенных в пространстве. Всемирное тяготение, например, осуществляется за счет гравитационных полей. Взаимодействие тел передается не мгновенно, а через некоторый промежуток времени. Скорость передачи взаимодействия ограничена скоростью света в вакууме.

Самым важным в учении об электричестве Фарадей считал явление индукции: «Среди различного рода проявлений, по признакам которых принято подразделять электричество, нет, я полагаю, ни одного, которое превосходило бы или хотя бы было сравнимо с эффектом получившим имя индукции. Она играет наибольшую роль во всех электрических явлениях, участвуя, по видимому, в любом из них, и, действительно, носит характер первейшего существенного и основного начала. Изучение индукции является настолько важным, что без более глубокого понимания её природы нельзя, мне кажется, значительно продвинуться вперед. Каким же иным путем можно надеяться понять ту гармонию или даже единство действий, которое, несомненно, управляет возбуждением электричества с помощью трения, химических реакций, тепла, магнитного влияния, испарения и даже живого организма».

Если менять поток индукции магнитного поля ФН, проходящего через проводник, то в проводнике возникает ЭДС, которую принято называть ЭДС индукции. Математическая формулировка его такова:

ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения потока индукции магнитного поля, взятой с обратным знаком. С другой стороны, ЭДС равна циркуляции вектора напряженности электрического поля и мы можем написать:

Закон электромагнитной индукции не говорит о том, за счет чего меняется поток индукции магнитного поля. Он может меняться как за счет величины магнитного поля, так и за счет изменения площадки, через которую проходит магнитный поток.

Поясним вышесказанное примерами. Имеется виток провода, помещенный в магнитное поле . Виток присоединен к токосъемникам. Если мы будем вращать виток, то в зависимости от его положения, поток индукции магнитного поля будет меняться и в нем генерируется ЭДС. Эта ЭДС снимается с токосъемников и мы получаем генератор переменного тока.

Открытие Фарадея было новым шагом, продвинув­шим значительно вперед учение об электромагнетизме. Сам Фарадей понимал, к каким великим выводам ведут добытые им данные.

До открытия электромагнитной индукции многочисленные исследования, обогащая учение об электромагнетизме новыми данными, скорее осложняли, чем облегчали, понимание получаемых фактов. Фарадей же внес полную ясность в эту область и тем самым открыл новые перспективы в изучении электромагнитных явлений. Именно с момента открытия электромагнитной индукции учение об электричестве пошло семимильными шагами вперед, обогащаясь все новыми и новыми достижениями. Больше всего плодов от этого открытия пожал сам Фарадей, придерживавшийся своеобразного мнения на права и судьбы ученого, возделавшего новое поле в науке.

До этого в мире науки было известно, что одни тела притягиваются магнитом, а на другие он не оказывает никакого действия. Фарадей обычно экспериментировал с очень сильными магнитами. При их помощи он многократно действовал на различные вещества, но кроме обычных явлений ничего не замечал. Когда же он проделал опыт со стеклом своего состава, то обнаружил необычайное явление — стекло начало удаляться от полюса магнита.