پیوند هیدروژنی

تعداد بازدید: 3315
چهارشنبه 03 دي 1393

پیوند هیدروژنی

در ترکیباتی با پیوند هیدروژنی (Hydrogen Bond)، اتم عنصر الکترونگاتیو چنان جاذبه شدیدی بر الکترون های پیوندی اعمال می کند که در نتیجه آن، هیدروژن دارای بار مثبت قابل ملاحظه +δ می گردد. هیدروژن در این حالت، تقریبا به صورت یک پروتون بی حفاظ است، زیرا این عنصر فاقد الکترون پوششی است. اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر، متقابلا همدیگر را جذب می کنند و پیوندی تشکیل می شود که به پیوند هیدروژنی موسوم است. هر اتم هیدروژن، به علت کوچکی آن، قادر است تنها یک پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.

ترکیباتی که پیوند هیدروژنی دارند، خواص غیر عادی از خود نشان می دهند. نقاط جوش عادی ترکیبات هیدروژنی عناصر گروه چهارم، پنجم، ششم و هفتم در شکل روبرو نمایش داده شده است. تغییرات نقاط جوش در مجموعه ترکیبات CH4، SiH4، GeH4 و SnH4 مطابق روال پیش بینی شده برای ترکیباتی است که نیرو های بین مولکولی آن ها منحصر به نیرو های لاندن است؛ نقطه جوش در این مجموعه با افزایش اندازه مولکولی زیاد می شود. ترکیبات هیدروژنی عناصر گروه چهارم، مولکول های غیر قطبی هستند. اتم مرکزی هر مولکول فاقد زوج الکترون غیر مشترک است.

در هر یک از ترکیبات سه مجموعه دیگر، نیروهای دوقطبی – دو قطبی به نیروهای لاندن در چسباندن مولکول ها به یکدیگر کمک می کند. ولی نقطه جوش نخستین عضو هر مجموعه (Hf، H2O و NH3)، به طور غیر عادی بالاتر از  سایر اعضای آن مجموعه است. پیوند هیدروژنی در هر یک از این سه ترکیب، جدا شدن مولکول ها را از مایع مشکل تر می کند. در مورد سایر ترکیباتی که نقاط جوش آن ها در شکل رسم شده پیوند هیدروژنی قابل ملاحظه ای مشاهده نشده است. ترکیباتی که مولکول های آن ها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته اند، علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا، به طور غیر عادی در دمای بالا ذوب می شوند و آنتالپی تبخیر، آنتالپی ذوب و گرانروی آن ها زیاد است.

 

پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکول های همانند برخی از ترکیبات خالص، بلکه بین مولکول های متفاوت تشکیل دهنده برخی محلول ها نیز تشکیل می شود. برای تشکیل پیوند هیدروژنی قوی دو شرط وجود دارد:

1- مولکولی که پروتون را برای تشکیل پیوند هیدروژنی در اختیار می گذارد (مولکول پروتون دهنده) باید چنان قطبیتی داشته باشد که بار +δ اتم هیدروژن نسبتا زیاد باشد. افزایش قدرت پیوند هیدروژنی به ترتیب

هم سو با افزایش الکترونگاتیوی اتم متصل به هیدروژن به ترتیب N بار مثبت زیاد روی اتم هیدروژن، زوج الکترون مولکول دیگر را به شدت جذب می کند و کوچک بودن اندازه اتم هیدروژن سبب می شود که مولکول دوم بتواند به آن بسیار نزدیک شود.

2- اتم مولکول پروتون گیرنده که زوج الکترون لازم برای تشکیل پیوند هیدروژنی رادر اختیار می گذارد، باید نسبتا کوچک باشد. پیوند هیدروژنی واقعا موثر فقط در ترکیبات فلوئور، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می شوند. ترکیبات کلر پیوند هیدروژنی ضعیف تشکیل می دهند و این خصلت با توجه به تغییر جزئی نقطه جوش HCl پیداست. الکترونگاتیویته کلر تقریبا برابر با نیتروژن است. ولی چون اتم کلر بزرگتر از اتم نیتروژن است، پراکندگی ابر الکترونی در اتم کلر بیش از اتم نیتروژن است.

بررسی شکل فوق نشان می دهد که تاثیر پیوند هیدروژنی بر نقطه جوش آب بیش از هیدروژن فلوئورید است. گر چه قدرت پیوند O-H…O در حدود دو سوم قدرت پیوند F-H…F است، ولی تاثیر فوق مشاهده می شود. به طور متوسط، تعداد پیوندهای هیدروژنی به ازای هر مولکول در H2O دو برابر آن در HF است. اتم اکسیژن در هر مولکول آب با دو اتم هیدروژن پیوند دارد و دارای دو زوج الکترون آزاد غیر مشترک است. اتم فلوئور در مولکول هیدروژن فلوئورید، سه الکترون آزاد دارد که می توانند با اتم های هیدروژن پیوند تشکیل دهند ولی فقط دارای یک اتم هیدروژن است که می تواند با آن پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.

پیوند هیدروژنی در آب به مقدار خیلی زیاد روی سایر خواص آن نیز تاثیر می گذارد. آرایش چهاروجهی اتم های هیدروژن و زوج الکترون های غیر مشترک اکسیژن در آب، سبب می شوند که پیوندهای هیدروژنی بلور یخ دارای چنین آرایشی باشند و منتج به ساختار گشوده بلور یخ می شوند. به همین علت، چگالی یخ نسبتا کم است. در نقطه انجماد آب، مولکول ها به هم نزدیکترند و به همین علت (و به طور غیر متعارف) چگالی آب بیشتر از چگالی یخ است. باید توجه داشت که مولکول های H2O در حالت مایع توسط پیوند های هیدروژنی به هم پیوسته اند ولی میزان این پیوستگی و استحکام آن در حالت مایع کمتر از جامد (یخ) است.

با توجه به پیوند هیدروژنی می توان انحلال پذیری غیر منتظره برخی ترکیبات حاوی اکسیژن، نیتروژن و فلوئور را در برخی حلال های هیدروژن دار به ویژه آب، توجیه کرد. مثلا آمونیاک (NH3) و متانول (CH3OH) با تشکیل پیوند های هیدروژنی در آب حل می شوند. علاوه بر این، برخی آنیون های اکسیژن دار (مانند یون سولفات، SO42-) با تشکیل پیوند هیدروژنی در آب حل می شوند.

پیوند هیدروژنی در تعیین ساختار و خواص مولکول های سیستم های زنده نقش اساسی دارد. اجزای مارپیچ آلفا در ساختار پروتئین ها و اجزای مارپیچ دو گانه در ساختار DNA توسط پیوند هیدروژنی به هم می پیوندند. تشکیل و گسسته شدن پیوند های هیدروژنی در تقسیم یاخته و سنتز پروتئین ها توسط آن دارای اهمیت اساسی است.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

چارلز مورتیمر ، شیمی عمومی ، جلد اول ، مرکز نشر دانشگاهی ، 1381.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

پیوند هیدروژنی از دید tebyan.net

جاذبه بین مولکولی دربرخی از ترکیبات هیدروژن‌دار به طور غیرعادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌ شود که در آن ها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیویته زیاد دارند پیوند برقرار می گردد و این مشاهده دانشمندان را بر آن داشت تا نوع دیگری از انرژی بین ملکولی را با نام پیوند هیدروژنی شناسایی و تبیین کنند. پیوند هیدروژنی بین مولکول های یک نوع ماده و مولکول های دو ماده متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند برقرار می‌شود. اندک بار مثبت اتم هیدروژن باعث جاذبه بین این اتم و اتم های با الکترونگاتیوی بالا مثل فلور ,اکسیژن و نیتروژن می شود...ادامه

پیوند هیدروژنی از دید wikipedia.org

A hydrogen bond is the electromagnetic attractive interaction of a hydrogen atom and an electronegative atom, such as nitrogen, oxygen or fluorine, that comes from another molecule or chemical group. It is not a true chemical bond. The hydrogen atom has an attraction to another electronegative atom. These attractions can occur between molecules (intermolecularly), or within different parts of a single molecule (intramolecularly). The hydrogen bond (5 to 30 kJ/mole) is stronger than a van der Waals interaction, but weaker than covalent or ionic bonds. This type of bond occurs in both inorganic molecules such as water and organic molecules like DNA and proteins. Intermolecular hydrogen bonding is responsible for the high boiling point of water (100 °C) compared to the other group 16 hydrides that have no hydrogen bonds. Intramolecular hydrogen bonding is partly responsible for the secondary, tertiary, and quaternary structures of proteins and nucleic acids. It also plays an important role in the structure of polymers, both synthetic and natural. In 2011 an IUPAC Task Group recommended a modern evidence based definition of hydrogen bonding. This new definition was published in the IUPAC journal Pure and Applied Chemistry, this detailed technical report provides the rationale behind the new definition...more

پیوند هیدروژنی از دید elmhurst.edu

The hydrogen bond is really a special case of dipole forces. A hydrogen bond is the attractive force between the hydrogen attached to an electronegative atom of one molecule and an electronegative atom of a different molecule. Usually the electronegative atom is oxygen, nitrogen, or fluorine, which has a partial negative charge. The hydrogen then has the partial positive charge...more

Hydrogen Bond
پیوند هیدروژنی چیست
درباره پیوند هیدروژنی
تعریف پیوند هیدروژنی
برچسب ها: مبانی شیمیخواص فیزیکی موادعلم مواد
راه اندازی سایت مشعل شرکت پاکمن
سایت مشعل شرکت پاکمن با هدف بهبود در شیوه ی انتخاب مشعل، راه اندازی شد . جهت کسب ...بیشتر
حضور شرکت پاکمن در نمایشگاه بین‌المللی معدن، ساختمان و صنایع وابسته با حضور 10 هیات تجاری از کشورهای اسلامی
عنوان: نمایشگاه بین‌المللی معدن، ساختمان و صنایع وابسته با حضور 10 هیات تجا ...بیشتر
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان اصفهان 97
بیست و یکمین نمایشگاه تخصصی ساختمان اصفهان 97   عنوا ...بیشتر
نمایشگاه صنعت ساختمان البرز 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان البرز 97   عنوان: نمایشگ ...بیشتر
اولین نمایشگاه تخصصی سونا و جکوزی قزوین 97
نمایشگاه تخصصی سونا، استخر و جکوزی قزوین 97   عنوان: ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97
هفدهمین نمایشگاه تخصصی ساختمان، سیستم های گرمایشی و سرمایشی اراک 97   ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات سرمایشی گرمایشی همدان 97
نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان،آسانسور، درب و پنجره، تجهیزات و تاسیسات سرمایشی و گر ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97
نمایشگاه بین المللی ایران پلاست تهران 97   عنوان: نم ...بیشتر
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنندج 97
نمایشگاه ساختمان، درب، پنجره، یراق آلات، لوازم، تجهیزات و ماشین آلات ساختمان سنن ...بیشتر
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز شهر آفتاب تهران 97
اولین نمایشگاه بین المللی صنعت گاز تهران 97   عنوان: ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97
شانزدهمین نمایشگاه تخصصی صنعت ساختمان کرمان 97   عنو ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر