المحتوى
- TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
- كيف تشكل الجزيئات القطبية
- كيف تتشكل روابط الهيدروجين
- روابط الهيدروجين في الماء
يمكن أن تشكل الجزيئات القطبية التي تحتوي على ذرة هيدروجين روابط إلكتروستاتيكية تسمى روابط الهيدروجين. تتميز ذرة الهيدروجين بأنها فريدة من نوعها حيث تتكون من إلكترون واحد حول بروتون واحد. عندما ينجذب الإلكترون إلى الذرات الأخرى في الجزيء ، فإن الشحنة الإيجابية للبروتون المكشوف تؤدي إلى الاستقطاب الجزيئي.
تسمح هذه الآلية لهذه الجزيئات بتكوين روابط هيدروجينية قوية علاوة على الروابط التساهمية والأيونية التي تشكل أساس معظم المركبات. يمكن أن تعطي روابط الهيدروجين المركبات خصائص خاصة ويمكن أن تجعل المواد أكثر ثباتًا من المركبات التي لا يمكن أن تشكل روابط الهيدروجين.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
الجزيئات القطبية التي تحتوي على ذرة هيدروجين في رابطة تساهمية لها شحنة سالبة في أحد طرفي الجزيء وشحنة موجبة في الطرف المقابل. ينتقل الإلكترون المفرد من ذرة الهيدروجين إلى الذرة الأخرى المرتبطة تساهميًا ، مما يترك بروتون الهيدروجين المشحون إيجابياً مكشوفًا. ينجذب البروتون إلى النهاية المشحونة سلبًا لجزيئات أخرى ، مكونًا رابطة إلكتروستاتيكية مع أحد الإلكترونات الأخرى. هذه الرابطة الكهروستاتيكية تسمى رابطة الهيدروجين.
كيف تشكل الجزيئات القطبية
في الروابط التساهمية ، تشترك الذرات في الالكترونات لتشكيل مركب مستقر. في الروابط التساهمية غير القطبية ، تتم مشاركة الإلكترونات بالتساوي. على سبيل المثال ، في رابطة الببتيد غير القطبية ، يتم تقاسم الإلكترونات بالتساوي بين ذرة الكربون لمجموعة الكربونيل - الأكسجين كاربونيل والذرة النيتروجينية لمجموعة أميد النيتروجين - الهيدروجين.
بالنسبة للجزيئات القطبية ، تميل الإلكترونات المشتركة في رابطة تساهمية إلى التجمع على جانب واحد من الجزيء بينما يصبح الجانب الآخر مشحونًا بشكل إيجابي. تهاجر الإلكترونات لأن إحدى الذرات لديها تقارب أكبر للإلكترونات من الذرات الأخرى في الرابطة التساهمية. على سبيل المثال ، في حين أن رابطة الببتيد نفسها غير قطبية ، فإن بنية البروتين المصاحب ترجع إلى روابط الهيدروجين بين ذرة الأكسجين في مجموعة الكاربونيل وذرة الهيدروجين في مجموعة الأميد.
تعمل تكوينات الروابط التساهمية النموذجية على تقريب الذرات التي تحتوي على عدة إلكترونات في غلافها الخارجي مع تلك التي تحتاج إلى نفس عدد الإلكترونات لإكمال غلافها الخارجي. تتقاسم الذرات الإلكترونات الإضافية من الذرة السابقة ، ولكل ذرة قذيفة إلكترون خارجية كاملة بعض الوقت.
غالبًا ما تجذب الذرة التي تحتاج إلى إلكترونات إضافية لإكمال قشرتها الخارجية الإلكترونات بقوة أكبر من الذرة التي توفر الإلكترونات الإضافية. في هذه الحالة ، لا تتم مشاركة الإلكترونات بالتساوي ، ويقضون وقتًا أطول مع ذرة الاستقبال. نتيجة لذلك ، تميل ذرة المستلم إلى تحميل شحنة سالبة بينما تكون ذرة المتبرع موجبة الشحنة. هذه الجزيئات مستقطبة.
كيف تتشكل روابط الهيدروجين
غالبًا ما يتم استقطاب الجزيئات التي تحتوي على ذرة هيدروجين مرتبطة تساهميًا لأن الإلكترون المفرد لذرة الهيدروجين يكون غير محكم نسبياً. يهاجر بسهولة إلى الذرة الأخرى من الرابطة التساهمية ، تاركًا البروتون المفرد المشحون لذرة الهيدروجين على جانب واحد.
عندما تفقد ذرة الهيدروجين إلكترونها ، يمكن أن تشكل رابطة إلكتروستاتية قوية لأنه ، على عكس الذرات الأخرى ، لم يعد لديها أي إلكترونات تحمي الشحنة الموجبة. ينجذب البروتون إلى إلكترونات الجزيئات الأخرى ، وتسمى الرابطة الناتجة رابطة هيدروجينية.
روابط الهيدروجين في الماء
جزيئات الماء ، مع الصيغة الكيميائية H2يا ، يتم الاستقطاب وتشكيل روابط هيدروجينية قوية. تشكل ذرة الأكسجين المنفردة روابط تساهمية مع ذرتين هيدروجين ولكنها لا تشارك الإلكترونات على قدم المساواة. يقضي إلكترونان الهيدروجين معظم وقتهما مع ذرة الأكسجين ، التي تصبح شحنة سالبة. تصبح ذرات الهيدروجين بروتونات موجبة الشحنة وتشكل روابط هيدروجينية مع الإلكترونات من ذرات الأكسجين في جزيئات الماء الأخرى.
لأن الماء يشكل هذه الروابط الإضافية بين جزيئاته ، فإن له عدة خصائص غير عادية. الماء ذو توتر سطحي قوي بشكل استثنائي ، وله نقطة غليان مرتفعة بشكل غير عادي ويتطلب الكثير من الطاقة للتحول من الماء السائل إلى بخار. هذه الخصائص نموذجية للمواد التي تشكل الجزيئات المستقطبة روابط هيدروجينية فيها.