- מאפייני קשירת מימן
- מדוע האיגוד קורה?
- אורך קישור
- חוזק הקשר
- טֶמפֶּרָטוּרָה
- לַחַץ
- קשר גשר מימן במים
- קשירת מימן ב- DNA ומולקולות אחרות
- הפניות
אג"ח ממן בקישור מהווה אטרקציה אלקטרוסטטית בין שתי קבוצות קוטביות המתרחש כאשר אטום מימן (H) מלוכד אטרקציה אטום אלקטרו מאוד המופעל על מגרש אלקטרוסטטית electronegatively טעון אטום אחר סמוך.
בפיזיקה ובכימיה ישנם כוחות המייצרים אינטראקציה בין שתי מולקולות או יותר, כולל כוחות משיכה או דחיה, שיכולים לפעול בין חלקיקים אלו לבין חלקיקים קרובים אחרים (כמו אטומים ויונים). כוחות אלה נקראים הכוחות הבין-מולקולריים.
שתי מולקולות להרכבה עצמית למתחם דימר דרך ארבעה קשרי מימן.
הכוחות הבין-טוחניים הם חלשים יותר מטבעם מאלו הקושרים את חלקי המולקולה מבפנים החוצה (הכוחות האינטרמולקולריים).
בין הכוחות הבין-מולקולריים האטרקטיביים ישנם ארבעה סוגים: כוחות דיון-דיפול, כוחות דיפול-דיפול, כוחות ואן-דר-וואלס וקשרים מימן.
מאפייני קשירת מימן
קשירת המימן היא בין אטום "תורם" (האלקטרוניטיבי שיש לו מימן) לבין אטום "קולטן" (האלקטרונגטיבי ללא מימן).
זה בדרך כלל מייצר אנרגיה של בין 1 ל 40 קק"ל / מול, מה שהופך את האטרקציה הזו לחזקה משמעותית מזו שהתרחשה באינטראקציה של ואן דר וואלס, אך חלשה יותר מקשרים קוולנטיים ויוניים.
לרוב זה מתרחש בין מולקולות עם אטומים כמו חנקן (N), חמצן (O) או פלואור (F), אם כי הוא נצפה גם עם אטומי פחמן (C) כאשר הם מחוברים לאטומים אלקטרונגטיביים מאוד, כמו במקרה של כלורופורם ( CHCl 3 ).
מדוע האיגוד קורה?
קשר זה מתרחש מכיוון שהוא מחובר לאטום אלקטרונגטיבי ביותר, מימן (אטום קטן עם מטען ניטרלי בדרך כלל) משיג מטען חיובי חלקית, וגורם לו להתחיל למשוך אליו אטומים אלקטרונגטיביים אחרים.
מכאן נוצר קשר שלמרות שהוא לא יכול להיות מסווג כקובלינט לחלוטין, קושר מימן ואת האטום האלקטרוניטיבי שלו לאטום אחר זה.
הראיות הראשונות לקיומם של קשרים אלה נצפו על ידי מחקר שמדד את נקודות הרתיחה. צוין כי לא כל אלה עלו במשקל מולקולרי, כצפוי, אך היו תרכובות מסוימות שדרשו טמפרטורה גבוהה יותר לרתיחה ממה שחזה.
מכאן החלה להיווכח קיומם של קשרי מימן במולקולות אלקטרוניות.
אורך קישור
המאפיין החשוב ביותר למדידה בקשר מימן הוא אורכו (ככל שהוא ארוך יותר, כך הוא פחות חזק), הנמדד באנגסטרום (Å).
בתורו, אורך זה תלוי בחוזק הקשר, בטמפרטורה ולחץ. להלן תיאור כיצד גורמים אלה משפיעים על חוזקו של קשר מימן.
חוזק הקשר
חוזק הקשר עצמו תלוי בלחץ, בטמפרטורה, בזווית הקשר ובסביבה (המאופיין בקבוע דיאלקטרי מקומי).
לדוגמה, עבור מולקולות גיאומטריה ליניאריות הקשר חלש יותר מכיוון שמימן רחוק יותר מאטום אחד מאשר מאחר, אך בזוויות הדוקות כוח זה גדל.
טֶמפֶּרָטוּרָה
נחקר כי קשרי מימן מועדים להיווצר בטמפרטורות נמוכות יותר, מכיוון שהירידה בצפיפות והגידול בתנועה מולקולרית בטמפרטורות גבוהות יותר גורמים לקשיים ביצירת קשרי מימן.
ניתן לשבור את הקשרים באופן זמני ו / או לצמיתות עם עליית הטמפרטורה, אך חשוב לציין כי הקשרים גורמים גם לתרכובות להתנגדות גבוהה יותר לרתיחה, כמו שקורה למים.
לַחַץ
ככל שהלחץ גבוה יותר, כך חוזק הקשר המימן גדול יותר. זה קורה מכיוון שללחצים גבוהים יותר אטומי המולקולה (כמו בקרח) יתכווצו יותר וזה יעזור להפחית את המרחק בין מרכיבי הקשר.
לאמיתו של דבר, ערך זה הוא כמעט ליניארי כאשר לומדים קרח בתרשים בו מוערך אורך הקשר שנמצא בלחץ.
קשר גשר מימן במים
מולקולת מים קשורה במימן.
מולקולת המים (H 2 O) נחשבת למקרה מושלם של קשירת מימן: כל מולקולה יכולה ליצור ארבע קשרי מימן פוטנציאליים עם מולקולות מים סמוכות.
יש את כל הכמות המושלמת של הידרוגנים טעונים חיובי וזוגות אלקטרונים שאינם קשורים בכל מולקולה, ומאפשרת לכולם להיות מעורבים בקשירת מימן.
זו הסיבה שלמים יש נקודת רתיחה גבוהה יותר מאשר מולקולות אחרות, כמו אמוניה (NH 3 ) ופלואיד מימן (HF).
במקרה הראשון, לאטום החנקן יש רק זוג אלקטרונים חופשי אחד, והמשמעות היא שבקבוצה של מולקולות אמוניה אין מספיק זוגות חופשיים שיספקו את צרכיהם של כל ההידרוגנים.
נאמר כי עבור כל מולקולה של אמוניה נוצר קשר מימן יחיד ושהאטומים H האחרים "מבוזבזים".
במקרה של פלואוריד יש גירעון מימן למדי וזוגות אלקטרונים "מבוזבזים". שוב, יש את הכמות הנכונה של זוגות מימן ואלקטרונים במים, כך שמערכת זו נקשרת בצורה מושלמת.
קשירת מימן ב- DNA ומולקולות אחרות
בחלבונים וב- DNA ניתן לראות קשר של מימן: במקרה של DNA, צורת הסליל הכפול נובעת מקשרי המימן בין זוגות הבסיס שלו (אבני הבניין המרכיבות את הסליל), המאפשרות מולקולות אלה משוכפלות וחיים כפי שאנו יודעים שהם קיימים.
במקרה של חלבונים, הידרוגנים יוצרים קשרים בין אוקסיגנים למים הידרוגנים; בהתאם למיקום בו הוא מתרחש, ייווצרו מבני חלבון שונים המתקבלים.
קשרי מימן קיימים גם בפולימרים טבעיים וסינתטיים ובמולקולות אורגניות המכילות חנקן, ומולקולות אחרות עם קשר מסוג זה עדיין נחקרות בעולם הכימיה.
הפניות
- קשר מימן. (sf). ויקיפדיה. נשלח מ- en.wikipedia.org
- Desiraju, GR (2005). המכון ההודי למדע, בנגלור. נשלח מ- ipc.iisc.ernet.in
- Mishchuk, NA, & Goncharuk, VV (2017). על אופי התכונות הפיזיות של מים. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
- כימיה, WI (sf). מהי כימיה. נשלח מ- whatischemistry.unina.it
- Chemguide. (sf). ChemGuide. נשלח מ- chemguide.co.uk