تبلیغات
شیمی سال اول متوسطه - تحقیق شماره ی 2
چهارشنبه 4 آبان 1390

تحقیق شماره ی 2

   نوشته شده توسط: محمد مهدوی    

به نام خدا

 پیوند هیدروژنی

اطلاعات اولیه   

 جاذبه بین مولکولی دربرخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیرعادی قوی است این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که درآنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیوی زیاد دارند پیوند هیدروژنی وجود دارد. پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکولهای یک نوع ماده ، بلکه بین مولکولهای دو ماده متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند نیز برقرار می‌شود.

تعریف       

هرگاه هیدروژن به اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثل فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن متصل گردد شرایطی برای بوجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مثبت ـ منفی که آن را پیوند هیدروژنی می‌گویند حاصل می‌شود. به عبارت دیگر ، اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی مرسوم است.

نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی    

پیوند هیدروژنی بر اثر جاذبه اتم هیدروژن اندک مثبت موجود در یک مولکول و اتم بسیار الکترونگاتیو (FON)  موجود در مولکول دیگر (یا در محل دیگر همان مولکول اگر مولکول به قدر کافی بزرگ باشد که بتواند روی خود خم شود) تولید می‌گردد. جا به جا شدن یک جفت الکترون به سمت عنصر بسیار الکترونگاتیو نیتروژن ، اکسیژن یا فلوئور موجب می‌شود که این اتمها دارای بار منفی جزئی شوند. در این صورت پیوند هیدروژنی پلی است میان دو اتم شدیدا الکترونگاتیو با یک اتم هیدروژن که از طرفی بطور کوالانسی با یکی از اتمهای الکترونگاتیو و از طرف دیگر بطور الکترواستاتیکی (جاذبه مثبت به منفی) با اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است. استحکام پیوند هیدروژنی یک دهم تا یک پنجاهم قدرت یک پیوند کوالانسی متوسط است.

بالا بودن الکترونگاتیوی اتمهای متصل به هیدروژن

برهمین اساس است که فلوئور (الکترونگاتیوترین عنصر) قویترین پیوند هیدروژنی و اکسیژن (الکترونگاتیوتر از نیتروژن) پیوند هیدروژنی قویتری درمقایسه با نیتروژن تشکیل می‌دهد. همچنین بار مثبت زیاد بر روی اتم هیدروژن ، زوج الکترون مولکول دیگر را به شدت جذب می‌کند و کوچک بودن اندازه اتم هیدروژن سبب می‌شود که ملکول دوم بتواند به آن نزدیک شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

کوچک بودن اتمهای متصل به هیدروژن

 پیوند هیدروژنی واقعا مؤثر فقط در ترکیبات فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می‌شود. با وجود اینکه دو اتم نیتروژن و کلر الکترونگاتیوی برابر دارند چون اتم کلر از اتم نیتروژن بزرگتر است بر خلاف نیتروژن ، کلر پیوند هیدروژنی ضعیفی تشکیل می‌دهد.

    چرا یخ شناور است؟       

 یخ روی آب شناور می‌ماند زیرا به هنگام انجماد ، منبسط می‌شود. سبب این انبساط پیوند هیدروژنی میان مولکول‌های خمیده آب است ساختار خمیده یا زاویه‌ای مولکول آب ناشی از آرایش چهار وجهی چهار جفت الکترون در لایه ظرفیت یک اتم است. ساختار زاویه‌ای مولکول آب و پیوند هیدروژنی میان مولکولهای آب به آن معنی است که هر مولکول آب می‌تواند حداکثر با چهار مولکول آب دیگر پیوند هیدروژنی داشته باشد. پس آب مایع را می‌توان به صورت خوشه‌هایی از مولکولهای آب تصورکرد، خوشه‌هایی که با پیوند هیدروژنی از مولکولهای آب ساخته شده‌اند و دائم در حال حرکتند.

   شمار مولکولها در هر خوشه و سرعت حرکت خوشه‌ها به دما بستگی دارد. با سرد شدن آب ، مجموعه‌هایی از مولکولهای آب که به سرعت در حرکت‌اند، کند می‌شدند و در نقطه انجماد به یکدیگر قلاب شده ساختمان سه بعدی منبسط شده‌ای را بوجود می‌آورند. این ساختمان گسترده‌تر موجب می‌شود که تراکم یخ کمتر از آب باشد. ذوب شدن یخ در حدود 15% انرژی پیوند‌های هیدروژنی را می‌شکند و این امر سبب فرو ریختن ساختار می‌شود. در نتیجه مایعی متراکم حاصل می گردد.

 

     کاربردهای پیوند هیدروژنی 

پیوندهای هیدروژنی در بسیاری از مواد یافت می‌شوند پدیده‌هایی از قبیل چسبناک شدن آب‌نبات سفت ، دیرتر خشک شدن الیاف پنبه‌ای از الیاف نایلونی‌ ، نرم شدن پوست با نایلونی ، ناهنجارهای ظاهری در ماهیت آب ، همگی ناشی از همین پیوندهای هیدروژنی است. پیوند هیدروژنی در تعیین ساختار و خواص مولکولهای سیستم‌های زنده نقش اساسی دارد. اجزای مارپیچ آلفا در ساختار پروتئین‌ها و اجزای مارپیچ دوگانه در ساختار DNAتوسط پیوند هیدروژنی به هم می‌پیوندند. تشکیل و گسسته شدن پیوندهای هیدروژنی در تقسیم یافته و سنتز پروتئین‌ها توسط آن دارای اهمیت اساسی است.

ساختار خمیده ی مولکول آب

اگر یک میله پلاستیکی را به پارچه ی پشمی بمالید تا دارای بار الکتریکی شود وآن را به باریکه ای از آب نزدیک کنید می بینید که آب از مسیر خود منحرف شده و به میله ی پلاستیکی نزدیک می شود . در توجیه این پدیده می توان گفت که مولکول آب دارای دو سر مثبت و منفی هستند . یعنی مولکول آب یک مولکول قطبی است که از سر مثبت خود جذب میله ی پلاستیکی با بار منفی می شود .شواهد تجربی نشان می دهد که مولکول آب شکل خمیده ای (V شکل ) دارد و شیمیدانان بعد از آزمایشهای بسیار متوجه شدند که درسمت اکسیژن بار منغی و درسمت هیدروژن بار مثبت وجود دارد .

  آب به عنوان یک حلال

آب به عنوان حلال می تواند تعداد بسیار زیادی از ترکیبات یونی مانند سدیم کلرید را در حوض حل کند . چون مولکول های آب قطبی هستند . سدیم کلرید در آب تبدیل به یون های( Na مثبت و Cl منفی ) در بین مولکولهای آب می شود . این محلول رسانای الکتریکی نیز هست . زیرا یون های مثبت محلول (کاتیون مثبت Na ) به طرف قطب منفی و یون های منفی محلول (آینون منفی Cl) به طرف قطب مثبت حرکت می کند و جریان برق را انتقال می دهند . 

  انحلال پذیری مواد جامد در آب

برای حل شدن مواد گوناگون در مقدار معینی آب در دمای اتاق محدودیتی وجود دارد. این محدودیت را انحلال پذیری یا قابلیت حل شدن آن ماده مشخص می کند . انحلال پذیری وابسته به دما است و می توان آن را با کمک منحنی انحلال پذیری نشان داد . بسته به میزان ماده حل شده ، محلول را به سه نوع تقسیم می کنند که عبارتند از محلول های سیر نشده ، سیرشده و فراسیر شده . 

  انحلال پذیری گازها درآ ب

انحلال پذیری گازها در آب هم وابسته به دما است . در دمای پائین تر میزان بیشتری گاز درآب حل می شود . به میزان اکسیژن حل شده در آب DO می گویند و آن را بر حسب PPm (قسمت در میلیون) بیان می کنند . 

 

 


 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر