شیمی پیوند هیدروژنی — از صفر تا صد

[Regina]

خواص و تاثیرات پیوند هیدروژنی
همانطور که دیدیم، پیوند هیدروژنی بر نقطه جوش مواد تاثیرگذار است اما این پیوند، تاثیرات دیگری هم بر روی ویسکوزیته دارد که در ادامه این دو موضوع را بررسی خواهیم کرد.

تاثیر پیوند هیدروژنی بر نقطه جوش
زمانی که نقطه جوش مولکول‌ها را در نظر می‌گیریم، انتظار داریم تا مولکول‌هایی با جرم مولی بیشتر، نقطه جوش بیشتری نسبت به مولکول‌ها با جرم مولی کمتر داشته باشند. این موضوع، زمانی که پیوندهای هیدروژنی را در نظر نگیریم، معمولا به علت نیروهای پراکندگیِ بزرگتر است. مولکول‌های بزرگتر، فضای بیشتری برای توزیع الکترون‌ها دارند و بنابراین احتمال بیشتری برای ایجاد شدن «ممان دوقطبی» (Dipole Moment) وجود دارد اما این مورد همیشه...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Regina]

مولکول‌های آب، هیدروژن فلوراید و آمونیاک، نقطه جوش بشتری نسبت به دیگر ترکیبات دارند. این ترکیبات، بین هیدروژن و عنصری تشکیل شده‌اند که در جدول تناوبی، پایین‌تر از عنصر هم‌گروه خود قرار دارند. این امر به این دلیل است که آب،‌ هیدروژن فلوراید و آمونیاک همگی دارای پیوند هیدروژنی هستند و سایر ترکیبات در جدول، پیوند هیدروژنی ندارند. علاوه بر این، مولکول آب جرم مولی بیشتری نسبت به هیدروژن فلوراید دارد اما در هر مولکول آب، تعداد پیوند هیدروژنی بیشتری شرکت می‌کنند و بنابراین، نقطه جوش آن به طور مشخصی ازHF بیشتر است.

 

[Regina]

تاثیر پیوند هیدروژنی بر ویسکوزیته
همان تاثیری که پیوند هیدروژنی بر نقطه جوش داشت را به طور مشابه می‌توانیم در ویسکوزیته برخی مواد هم ببینیم. موادی که می‌توانند پیوند هیدروژنی تشکیل دهند، ویسکوزیته بیشتری از دیگر مواد دارند. علاوه بر این، موادی که چندین پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهند، ویسکوزیته بیشتری نیز خواهند داشت.

عوامل موثر در عدم تشکیل پیوند هیدروژنی
الکترونگاتیوی و اندازه اتم، عواملی هستند که در تشکیل شدن یا نشدن پیوند هیدروژنی تاثیر دارند که در ادامه به بررسی این دو مورد خواهیم پرداخت:

تاثیر الکترونگاتیوی در پیوند هیدروژنی
این پیوند زمانی تشکیل می‌شود که اختلاف الکترونگاتیوی زیادی بین اتم هیدروژن و اتم...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Regina]

پیوند هیدروژنی در طبیعت
این نوع از پیوند نقش مهمی در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی ایفا می‌کند و دلیل بسیاری از پدیده‌‌های طبیعی همچون خواص غیر عادی آب است. این پیوند علاوه بر حضور در آب، در موارد دیگر همچون سیستم‌های انتقال آب در گیاهان، ساختارهای دوم و سوم در پروتئین‌ها و DNA نقش دارد.

پیوند هیدروژنی و آب
پیوند هیدروژنی، دلیل برخی خواص منحصربه‌فرد آب است. با وجود این‌که این پیوند، قدرتی در حدود ۱۰ درصد پیوند کووالانسی دارد اما همین مقدار برای پایداری مولکول‌های آب کفایت می‌کند. برخی از این خواص در ادامه آمده‌اند:

• پیوند هیدروژنی سبب می‌شود تا آب در دماهای مختلف به حالت مایع وجود داشته باشد.
• آب برای تبخیر شدن نیاز به گرمای...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Regina]

گیاهان
«نظریه چسبندگی-پیوستگی» (Cohesion-Adhesion Theory) در گیاهان آوندی، از پیوند هیدروژنی برای توضیح بسیاری از فرآیندهای اصلی در انتقال آب استفاده می‌کند. در آوندهای گیاهان،‌ مولکول‌های آب نه‌تنها با یکدیگر پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهند، بلکه با زنجیره سلولوزی دیواره سلولی گیاهان نیز این پیوند برقرار می‌شود.

در نتیجه این امر، مجموعه‌ای از «لوله‌های مویین» (Capillary Tubes) بوجود می‌آیند که به سبب کوچکی آوندهای گیاهان، در نهایت حرکت مویین را به همراه خواهد داشت. این مکانیسم به گیاهان اجازه می‌دهد تا آب را به ریشه‌های خود وارد کنند. علاوه بر این، پیوند هیدروژنی می‌تواند زنجیره طویلی از مولکول‌های آب را ایجاد کند که توانایی غلبه بر نیروی جاذبه را داشته باشند و تا...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Regina]

نمونه‌‌هایی از پیوند هیدروژنی
در زیر، فهرستی از مولکول‌هایی نشان داده شده است که این نوع پیوند را دارند.

• آب: همانطور که پیش‌تر نیز اشاره شد، آب، نمونه‌ای فوق‌العاده از پیوند هیدروژنی است. پیوند بین هیدروژن یک مولکول آب با اتم اکسیژن مولکول دیگر تشکیل می‌شود. طبیعت قطبی مولکول آب کمک می‌کند تا هر اتم هیدروژن، جاذبه‌ای را از طرف اکسیژنی که با آن پیوند دارد و بخش غیر هیدروژنی اتم اکسیژن مولکول دیگر احساس کند. این نوع پیوند در مولکول آب، علت وجود ساختار بلوری یخ و چگالی کم‌تر آن نسبت به آب است.
• کلروفرم : [COLOR=rgb(65, 168...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Regina]

تفاوت بین پیوند هیدروژنی و کووالانسی
جدول زیر، تفاوت بین این دو پیوند را مشخص می‌کند:

پیوند هیدروژنی	پیوند کووالانسی
این پیوند از طریق جاذبه الکترواستاتیک بین هیدروژن و یک اتم الکترونگاتیو همچون اکسیژن، نیتروژن و فلوئور اتفاق می‌افتد.	پیوند کووالانسی از اشتراک‌گذاری الکترون بین اتم‌ها بوجود می‌آید.
پیوندی ضعیف است.	در دسته پیوندهای قوی جای می‌گیرد.
انرژی پیوند بین 5-50 kJ/mol است.	انرژی پیوند در حدود 100-1100 kJ/mol است.
این پیوند تنها بین هیدروژن و یک اتم الکترونگاتیو بوجود می‌آید.	پیوند کووالانسی بین اتم‌های...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Regina]

پیوند هیدروژنی اوره
مولکول اوره، مولکولی مسطح با ساختاری بلوری است اما هندسه اطراف اتم‌های نیتروژن آن در فاز گازی، به شکل هرمی دیده می‌شود. در اوره جامد،‌ اکسیژن مرکزی، دو پیوند N − H − O دارد. در تصویر زیر، پیوندهای هیدروژنی الکل و اوره نمایش داده شده‌اند:

منبع:فرادرس