پیوند هیدروژنی شیمی دهم (به همراه فیلم آموزش مفهومی)

پیوند هیدروژنی شیمی دهم یکی از مباحث سوال‌خیز کنکور سراسری است، به همین دلیل یادگیری مفهوم و نکات آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اگر تمایل دارید که با این مفهوم آشنا شوید، پیشنهاد میکنم ادامه مطلب را مطالعه کنید.

فیلم زیر آموزش مفهومی پیوند هیدروژنی است. این کلیپ را تا انتها ببینید:

نیروهای بین مولکولی:

• به برهم‌کنش‌های میان مولکول‌های سازنده‌ی یک ماده گفته می‌شود.
• نیروهایی که ذره‌های سازنده گاز به یکدیگر وارد می‌کنند.
• نیرو‌هایی که مولکول‌های مواد به حالت مایع و جامد را در کنار یکدیگر نگه می‌دارند.

به دو عامل وابسته است:

۱)میزان قطبی بودن

۲)جرم آن‌ها

در یک تقسیم بندی کلی، دو نوع نیروی جاذبه بین مولکولی داریم:

• پیوند هیدروژنی
• نیروی واندروالسی (لوندن)

پیوند هیدروژنی چیست؟

• این پیوند، قوی‌ترین نیروی بین مولکولی در موادی است که در مولکول آن‌ها، اتم هیدروژن به یکی از اتم‌های O، F یا N با پیوند اشتراکی (کوالانسی) متصل است. (شاید تعریف بالا شما را به اشتباه بیندازد و مثلا تصور شود که در استون بین هیدروژن و اکسیژن در یک مولکول آن پیوند هیدروژنی برقرار است که در همان ابتدای تقسیم بندی گفته شد که این پیوند، یک نوع نیروی جاذبه بین مولکولی است!)
• برای مثال در یک نمونه آب، سر مثبت هر‌مولکول، سر منفی مولکول همسایه را جذب می‌کند. از این رو در مجموعه‌ای از مولکول‌های آب، هر‌اتم هیدروژن با یک نیروی جاذبه قوی از سوی اتم اکسیژن در مولکول همسایه جذب می‌شود. این نیروهای جاذبه قوی میان مولکول‌های آب که در آن هیدروژن نقش کلیدی ایفا می‌کند، پیوند هیدروژنی نامیده می‌شود.

پیوند هیدروژنی و نقطه جوش

• اتانول و استون، دو ترکیب آلی اکسیژن دار هستند که به عنوان حلال در صنعت و آزمایشگاه به‌کار می‌روند. با توجه به ساختار اتانول این ترکیب می‌تواند پیوند هیدروژنی تشکیل دهد اما استون اگرچه دارای هیدروژن و اکسیژن است، ولی دقت شود که در ساختار اتم آن، پیوندی بین هیدروژن و اکسیژن برقرار نیست و بین مولکول‌های آن پیوند هیدروژنی برقرار نیست، به همین دلیل نقطه جوش اتانول از استون بالاتر است.

• در مقایسه نقطه جوش ترکیبات، پیوند هیدروژنی کمک شایانی می‌تواند بکند، برای مثال:
• با وجود اینکه جرم مولی هیدروژن سولفید (H2S) بسیار بیشتر از جرم آب است، اما نقطه جوش آب بسیار بالاتر از هیدروژن سولفید است که این به دلیل پیوند هیدروژنی بین مولکول‌های آب است .
• ترتیب نقطه جوش ترکیبات هیدروژن‌دار در گروه هفده جدول تنابی به صورت:HF>HI>HBr>HCl  است که هیدروژن فلوئورید به دلیل داشتن پیوند هیدروژنی دارای بیشترین نقطه جوش است و ترکیبات دیگر به ترتیب جرم مولی هستند، به‌طوریکه هرچه جرم مولی بیشتر باشد، نقطه جوش آن نیز بالاتر است.
• مولکول الکل‌ها دو بخش قطبی و ناقطبی دارد. زنجیر هیدروکربنی، بخش ناقطبی مولکول و گروه عاملی هیدروکسیل (OH) که سبب ایجاد پیوند هیدروژنی می‌شود، بخش قطبی مولکول را تشکیل می‌دهد، بنابراین در الکل‌ها دو نوع نیروی بین مولکولی هیدروژنی و واندروالسی وجود دارد، به‌طوریکه در الکلهای کوچک و تا پنج کربن، بخش قطبی بر ناقطبی غلبه دارد و الکل در آب محلول است و این روند سبب می‌شود که الکل‌های بزرگ‌تر در آب حل نشوند بلکه در چربی حل شوند.

پیوند هیدروژنی در آب (H2O):

• در حالت بخار مولکول‌های H2O جدا از هم هستند، گویی هیچ پیوند هیدروژنی باهم ندارند. در این حالت مولکول‌های آب آزادانه و نامنظم از جایی به جای دیگر انتقال می‌یابند.
• در حالت مایع، با اینکه مولکول‌های آب با هم پیوند هیدروژنی دارند اما روی هم می‌لغزند و جا‌به‌جا می‌شوند.
• در حالت جامد ساختار منظم دارند و مولکول‌های آب در جا‌های به نسبت ثابتی قرار دارند. در ساختار یخ هر‌اتم اکسیژن با دو اتم هیدروژن با پیوند اشتراکی (کوالانسی) و با دو اتم هیدروژن دیگر با پیوند هیدروژنی وصل است.