منو
 کاربر Online
636 کاربر online
تاریخچه ی: پیوند هیدروژنی

تفاوت با نگارش: 1

Lines: 1-23Lines: 1-43
-*((پیوند هیدروژنی)) />!اطلاعات اولیه:
جاذبه بین مولکولی دربرخی ازترکیبات هیدروژن دار به طور غیرعادی قوی است این جاذبه درترکیبا تی مشاهده می شود که درآنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک والکترونگاتیوی زیاد دارند پیوند هیدروژنی وجود دارد.پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکولهای یک نوع ماده,بلکه بین مولکولهای دو مادة متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند نیزبرقرارمی شود.
!تعریف:

هرگاه هیدروژن به اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثل فلوئور,اکسیژن,یا نیتروژن متصل گردد شرایطی برای به وجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مثبت ـ منفی که آن را پیوند هیدروژنی می گویند حاصل می شود.
به عبارت دیگر,اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیرمشترک مولکول دیگر متقابلاً همدیگر را جذب می کنند و پیوندی تشکیل می شود که به پیوند هیدروژنی مرسوم است.
!مفهوم:
پیوند هیدروژنی براثرجاذبة اتم هیدروژن اندک مثبت موجود در یک مولکول و اتم بسیار الکترونگاتیو(F,O,N
) موجود در مولکول دیگر(یادرمحل دیگر همان مولکول اگرمولکول به قدرکافی بزرگ باشد که بتواند روی خودخم شود)تولید می گدد.جا به جاشدن یک جفت الکترون به سمت عنصر بسیار الکترونگاتیو نیتروژن ,اکسیژن یا فلوئور موجب می شود که این اتمها دارای بار منفی جزئی شوند.دراین صورت پیوند هیدروژنی پلی است میان دو اتم شدیداً الکترونگاتیو با یک اتم هیدروژن که ازطرفی بطور کوالانسی با یکی از اتمهای الکترونگاتیو و از طرفدیگر به طور الکترواستاتیک (جاذبه مثبت ـ به ـ منفی) با اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است.استحکام پیوند هیدروژنی یک دهم تا یک پنجاهم قدرت یک پیوندکوالانسی متوسط است.
!شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی:
*بالا بودن الکترونگاتیوی اتمهای متصل به هیدروژن: برهمین اساس است که فلوئور (الکترونگاتیوترین عنصر
) قویترین پیوند هیدروژنی و اکسیژن (الکترونگاتیوترازنیتروژن) پیوند هیدروژنی قویتری درمقایسه با نیتروژن تشکیل می دهد.همچنین بار مثبت زیاد بر روی اتم هیدروژن,زوج الکترون مولکول دیگر را به شدتجذب می کند و کوچک بودن اندازة اتم هیدروژن سبب می شود که ملکول دوم بتواند به آن نزدیک شود.
*کوچک بودن اتمهای
متصل به هیدرون: پیوند هیروژنی واقعاً مؤثر فقط در ترکیبات فلوئور,اکسیژن,و نیتروژن تشکیل می شود.ا وجود انکه دو اتم نیتروژن وکلر الکترونگاتیوی برابر دارند چون اتم کلر از اتم نیتروژن بزرگتر است برخلاف نیتروژن,کلر پیوند هیدروژنی ضعیفی تشکیل می دهد.
توجیه خواص غی
رعادی رخی از مواد:
وجودخواص غیرعاد
ی برخی ازمواد درحالت جامد یا مایع ازجمله بالابودن دماهای ذوب و جوش ,نشان می دهد که نیروهای جاذبه بین مولکولی درآنها به اندازه ای زیاد است که نمی توان آن را به تأثیرهای متقابل ضعیف بین مولکولی نسبت داد.آشناترین این نوع مواد فلوئوریدهیدروژن,آب و آمونیاک است که بسیاری از خواص آنها از جمله دماهای جوش و ذوب آنها ازدماهای جوش و ذوب ترکیبهای مشابه خود,برای مثال,HCL,H2S,PH3
به طور غیرمنتظره ای بالاتر است.شاید تصورشودکه علت این وضعیت غیرعادی,قطبیت به نسبت زیاد ا
ین مولکولها ست.البته تا اندازه ای همین وراست.امابررسی دقیق این پدیدة غی عادی نشان می دهد که بایدنیروی جاذبه قویترازنیروهای جاذبه دوقطبی ـ دوقطبی بین مولکولهای آنا برقرارباشد.اگربه ساختارالکترونی مولکولهای,HF,H2O,NH3 توجه شود,می توان به موردهای مشترک بین آنها پی برد.این وجه اشتراک,وجود دست کم یک پیوندکوالانسی با اتم هیدروژن و یک اوربیتال هیبریدی ناپیوندی دو الکترونی اتم مرکزی بسارالکترونگاتیودرهریک ازآنهست,اتمهایF,O,N الکتروناتیوی الایی دارند با هیدروژن پیوندکوالانسی به شدت قطبی به وجودمی آورند.بطوری که هیدروژن به میزان قابل توجهی خصلت یک پروتون را پیدا می کند .جفت الکترون ناپوندی و قابل واگذاری روی اتم الکترونگاتیوی و وجود H, این امکان را پدید می آورد که اتم هیدروژن,درنقش پل,اتم های الکترونگاتیو دو مولکول را به یکدیگر متصل کند و نیروی جاذبه ای که بین مولکول به وجودمی آید که به پیوند هیدروژنی مرسوم است. />خواص ترکیباتی که پیوند هیدروژنی دارند:
ترکیباتی که مولکولهای آنها ازطریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته اند,
علاوه بر دارا بودن نقاط جوش بالا,بطورغیرعادی دردمای بالا ذوب می شوند و آنتا لپی تبخیر,آنتا لپی ذوب و گرانردی آنها زیاد است.
!
رایخ شناور است؟
یخ روی آب شناورمی مان
زیرا ه هنگام انجماد,منبسط م شود.سبب این انبساط پیوند هیدروژنی میان مولکولهلی خمیدةآب است ساختار خمیده یا زاویه ای مولکول آب ناشی از آرایش چهار وجهی چهارجفت الکترون درپوستة والانس یک اتم است.ساختار زاویه ای مولکول آب و پیوند هیدروژنی میان مولکولهای آب به آن معنی است که هر مولکول آب می تواند حداکثر با چهار مولکول آب دیگر پیوند هیدروژنی داشته باشد.پس آب مایع را می توان به صورت خوشه هایی ازمولکولهای آب تصورکرد,خوشه هایی که با پیوند هیدروژنی از مولکولهای آب ساخته شده اند و دائم در حال حرکتند.شمارمولکولها درهرخوشه و سرعت حرکت خوشه ها به دما بستگی دارد.با سرد شدن آب,مجموعه هایی ازمولکولهای آب که به سرعت درحرکت اند کند می شدند و در نقطة نجماد به یکدیگر قلاب شده ساختمان سه بعدی منبسط شده ای را به وجودمی آورند.این ساختمان گسترده ترموجب می شود که تراکم یخ کمتر ازآب باشد.ذوب شدن یخ درحدود 15% پیوند های هیدروژنی رامی شکند و این امرسبب فرو ریختن ساختار می شود.درنتیجه مایعی متراکم حاصل می ردد.
!چرا نقط
جوش آب بالا است؟
خاصیت عجیب
دیگر آب نقطة جوش نسبتاً زیاد آن است.تقریباً تمام ترکیبات هیدروژن دار مجاوراکسیژن و اعضای خانوادة آن یعنی CH4,NH3,H2S,H2Se,H2Te,PH3,HCL در دمای اتاق به حالت گازی هستند.اما آب مایع است .برای آنکه یک مولکول به حالت بخار درآید باید انرژی جذب کند تا بتواند خودرا از قید مولکولهای دیگر آزاد کند.چون آب مایع با پیوند هیدرونی به صورت خوشه هایی از مولکول ها رمی آید برای شکسته شدن پیوند های هیدروژنی آن لازم است.اما همة پیوندهای هیدروژنی شکسته نمی شوند و انبوهه هایی ازمولکولهای آب حتی درنزدیکی 1000c هنوز وجو دارند.وقتی آب گرم می شود آشفتگ گرمایی پیوند هیدروژنی را می گسلد تا آنک دربخار آب,فقط جزء کوکی از شمار پیوندهای هیدروژنی موجود در آب مایع یا جامد باقی می ماند.اگرپیوند محکم میان مولکولی از قبیل پیوند هیدروژنی وجود نداشته باشد موادمعمولاً بنا به جرم مولکولی خود به جوش می آیند .جرم های مولکولی بزرگتر برای جوش آمدن به دمای زادتری نیازمندند عمدتاً به این دلیل که ابرهای الکترونی بزرگتر آسانتر و پیچیده می شوند و این امرمنجربه نیروهای لاندن بین مولکولی قویتر می شود.
!کاربرد:
پیوند
های هیدروژنی دربسیاری از موادیافت می شوند پدیده هایی از قبیل چسبناک شدن آبنبات سفت,دیرترخشک شدن الیاف پنبه ای از الیاف نایلونی,نرم شدن پوست با لانولین,ناهنجارهای ظاهری درماهیت آب همگی ناشی از همین پیوندهای هیدروژنی ست. پوند هیدروژنی درتعیین ساختار و خواص مولکولهای سیستم های زنده نقش اساسی دارد.اجزای مارپیچ آلفا در ساختار پروتئین ها و اجزای مارپیچ دوگانه در ساختار DNA توسط پیوند هیدروژنی به هم می پیوندند.تشکیل و گسسته شدن پیوندهای هیدروژنی در تقسیم یافته و سنتز پروتئین ها توسط آن دارای اهمیت اساسی است.
+

||هرگاه __هیدروژن__ به اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثل ((فلوئور)) ، ((اکسیژن)) یا ((نیتروژن)) متصل گردد، شرایی برای بوجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مبت ـ منی که آن را پیوند هیدروژنی میگویند اصل میشود. به عبارت دیگر ، اتم هیدروژن یک ((مولکول)) و زوج الکترون یر مشترک مولکول دیگر متقابلا همدیگر را جب میکنند و پیوندی تشکیل میشود که به __پیوند هیدروژنی__ ، __Hydrogen Bond __مرسوم است.||
 +
 +{picture=h-bond.jpg}
 +
 +!اطلاعات اولیه
 +((نیروی بین مولکولی|جاذبه بین مولکولی)) دربرخی از ((ترکیبات هیدروژن‌دار)) بطور غیرعادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که درآنها بین هیدروژن و ((عنصر|عناصری)) که اندازه کوچک و ((الکترونگاتیویته)) 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.
 +!نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی
 +پیوند هیدروژنی بر اثر جاذبه اتم هیدروژن اندک مثبت موجود در یک مولکول و اتم بسیار الکترونگاتیو {TEX()} {(F ، O ، N)} {TEX} 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 ((پیوند کووالانسی|کووالانسی)) با یکی از اتمهای الکترونگاتیو و از طرف دیگر بطور ((پیوند یونی|الکترواستاتیکی)) (جاذبه مثبت به منفی) با اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است. استحکام پیوند هیدروژنی __یک‌دهم__ تا __یک‌پنجاهم__ قدرت یک ((پیوند کوالانسی)) متوسط است.
 +
 +{picture=cdfessss.jpg}
 +
 +!شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی
 +*__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 بشدت 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.
 +!توجیه خواص غیرعادی برخی از مواد
 +وجود خواص غیرعادی برخی از مواد در حالت ((جامد)) یا ((مایع)) از جمله بالا بودن دماهای ذوب و جوش ، نشان می‌دهد که نیروهای جاذبه بین مولکولی در آنها به اندازه‌ای زیاد است که نمی‌توان آن را به تأثیرهای متقابل ضعیف بین مولکولی نسبت داد. آشناترین این نوع مواد ، فلوئورید هیدروژن ، آب و آمونیاک است که بسیاری از خواص آنها از جمله دماهای جوش و ذوب آنها از دماهای جوش و ذوب ترکیبهای مشابه خود ، برای مثال {TEX()} {PH_3 ، H_2S ، HCl} {TEX} بطور غیرمنتظره‌ای بالاتر است.

شاید تصور شود که علت این وضعیت غیر عادی ، قطبیت به نسبت زیاد این مولکولهاست. البته تا اندازه‌ای همین طور است. اما بررسی دقیق این پدیده غیر عادی نشان می‌دهد که باید نیروی جاذبه قویتر از نیروهای جاذبه دوقطبی _ دوقطبی بین مولکولهای آنها برقرار باشد.

اگر به ساختار الکترونی مولکولهای {TEX()} {NH_2 ، H_2O ، HF} {TEX} توجه شود، می‌توان به موردهای مشترک بین آنها پی برد. این وجه اشتراک ، وجود دست کم یک پیوند کوالانسی با اتم هیدروژن و یک ((اوربیتال هیبریدی|اوربیتال هیبریدی ناپیوندی)) دو الکترونی اتم مرکزی بسیار الکترونگاتیو در هر یک از آنهاست.

اتمهای {TEX()} {N ، O ، F} {TEX} الکترونگاتیوی بالایی دارند با هیدروژن پیوند کوالانسی بشدت قطبی بوجود می‌آورند، بطوری که هیدروژن به میزان قابل توجهی خصلت یک ((پروتون)) را پیدا می‌کند. جفت الکترون ناپیوندی و قابل واگذاری روی اتم الکترونگاتیو H ، این امکان را پدید می‌آورد که اتم هیدروژن در نقش پل ، اتم‌های الکترونگاتیو دو ((مولکول)) را به یکدیگر متصل کند و نیروی جاذبه‌ بین مولکولی بوجود می‌آید که به پیوند هیدروژنی مرسوم است.
 +!خواص ترکیبات دارای پیوند کووالانسی
 +ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریق پیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودن ((نقطه جوش|نقاط جوش)) بالا ، بطور غیرعادی در دمای بالا ((نقطه ذوب|ذوب)) می‌شوند و ((آنتالپی تبخیر)) ، ((آنتالپی ذوب)) و ((گرانروی)) آنها زیاد است.
 +!علت شناور بودن یخ
 +((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 بسرعت در حرکت‌اند، کند می‌شوند 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.
 +
 +{picture=gggggggggy.gif}
 +
 +!((خواص غیرعادی آب|چرا نقطه جوش آب بالا است؟))
 +خاصیت عجیب دیگر آب ، نقطه جوش نسبتا زیاد آن است. تقریبا تمام ترکیبات هیدروژن‌دار مجاور اکسیژن و اعضای خانواده آن یعنی {TEX()} { CH_4 ، NH_3 ، H_2S ، H_2Se ، H_2Te ، PH_3 ، HCL } {TEX} در دمای اتاق به حالت گازی هستند. اما آب مایع است. برای آنکه یک مولکول به حالت ((بخار)) در آید، باید انرژی جذب کند تا بتواند خود را از قید مولکولهای دیگر آزاد کند. چون آب مایع با پیوند هیدروژنی به صورت خوشه‌هایی از مولکول‌ها در می‌آید، برای شکسته شدن پیوند‌های هیدروژنی آن ، انرژی زیادی لازم است.

اما همه پیوندهای هیدروژنی شکسته نمی‌شوند و خوشه‌هایی از مولکولهای آب حتی در نزدیکی 1000 درجه سانتیگراد هنوز وجود دارند. وقتی آب گرم می‌شود، آشفتگی گرمایی پیوند هیدروژنی را می‌گسلد تا آنکه در ((بخار آب)) ، فقط جزء کوچکی از شمار پیوندهای هیدروژنی موجود در آب مایع یا جامد باقی می‌ماند. اگر پیوند محکم میان مولکولی از قبیل پیوند هیدروژنی وجود نداشته باشد، مواد معمولا بنا به ((جرم مولکولی)) خود به جوش می‌آیند.

جرم‌های مولکولی بزرگتر برای جوش آمدن به دمای زیادتری نیازمندند. عمدتا به این دلیل که ((ابر الکترونی|ابرهای الکترونی)) بزرگتر آسانتر و پیچیده می‌شوند و این امر ، منجر به ((نیروی لاندن|نیروهای لاندن)) بین مولکولی قویتر می‌شود.
 +!کاربردهای پیوند هیدروژنی
 +پیوندهای هیدروژنی در بسیاری از مواد یافت می‌شوند. پدیده‌هایی از قبیل چسبناک شدن آب‌نبات سفت ، دیرتر خشک شدن الیاف ((پنبه|پنبه‌ای)) از الیاف ((نایلون|نایلونی‌)) ، نرم شدن ((پوست)) با نایلون ، 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 پروتئین‌|ساختار پروتئین‌ها)) و اجزای مارپیچ دوگانه در ساختار __DNA__ توسط پیوند هیدروژنی بهم می‌پیوندند. تشکیل و گسسته شدن پیوندهای هیدروژنی در تقسیم یافتن و ((سنتز پروتئین‌|سنتز پروتئین‌ها)) توسط آن دارای اهمیت اساسی است.
 +!مباحث مرتبط با عنوان
 +*((ابر الکترونی))
 +*((اکسیژن))
 +*((الکترونگاتیویته))
 +*((پیوند شیمیایی و انواع آن))
 +*((پیوند کووالانسی))
 +*((پیوند هیدروژنی و نقش آن در زندگی))
 +*((پیوند یونی))
 +*((خواص غیرعادی آب))
 +*((فلوئور))
 +*((نیتروژن))
 +*((نیروی بین مولکولی))

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 یکشنبه 03 مهر 1384 [13:28 ]   6   فیروزه نجفی      جاری 
 دوشنبه 28 شهریور 1384 [20:24 ]   5   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 28 شهریور 1384 [20:19 ]   4   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 دوشنبه 28 شهریور 1384 [20:14 ]   3   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 چهارشنبه 02 دی 1383 [07:18 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 سه شنبه 24 آذر 1383 [06:54 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..