ما هي القوى الجزيئية الموجودة في الماء؟

يعمل H₂جزيء الماء O قطبي مع روابط هيدروجين ثنائية القطب ثنائية القطب. نظرًا لأن جزيئات الماء تجذب بعضها البعض وتشكل روابط ، فإن الماء يعرض خصائص مثل التوتر السطحي العالي والحرارة العالية للتبخر. تعتبر القوى بين الجزيئات أضعف بكثير من القوى داخل الجزيئية التي تربط الجزيئات معًا ، لكنها لا تزال قوية بما يكفي للتأثير على خصائص المادة. في حالة الماء ، تجعل السائل يتصرف بطرق فريدة ويعطيه بعض الخصائص المفيدة.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يحتوي الماء على قوى قوية بين الجزيئات ثنائية الأقطاب وثنائية الأقطاب في رابطة الهيدروجين والتي تعطي الماء توترًا سطحيًا عاليًا وحرارة تبخر عالية وتجعله مذيبًا قويًا.

في حين أن الجزيئات لها شحنة محايدة بشكل عام ، فإن شكل الجزيء قد يكون بحيث يكون أحد طرفيه أكثر سلبية والطرف الآخر أكثر إيجابية. في هذه الحالة ، الأطراف المشحونة سالبة تجذب الأطراف الموجبة الشحنة للجزيئات الأخرى ، مكونة روابط ضعيفة ، قطبية يسمى الجزيء ثنائي القطب لأنه يحتوي على قطبين ، موجب وناقص ، وتسمى جزيئات الروابط القطبية ثنائية القطب ثنائي القطب سندات.

جزيء الماء لديه مثل هذه الاختلافات في الشحنة. تحتوي ذرة الأكسجين في الماء على ستة إلكترونات في الغلاف الخارجي للإلكترون حيث يوجد متسع لثمانية إلكترونات. تشكل ذرتا الهيدروجين في الماء روابط تساهمية مع ذرة الأكسجين ، وتتشارك إلكترونيهما مع ذرة الأكسجين. نتيجة لذلك ، من بين إلكترونات الترابط الثمانية المتاحة في الجزيء ، يتم مشاركة اثنتين مع كل من ذرتي الهيدروجين مما يترك أربع إلكترونات حرة.

تبقى ذرتا الهيدروجين على جانب واحد من الجزيء بينما تتجمع الإلكترونات الحرة على الجانب الآخر. تبقى الإلكترونات المشتركة بين ذرات الهيدروجين وذرة الأكسجين ، تاركة بروتون الهيدروجين موجب الشحنة للنواة مكشوفًا. هذا يعني أن جانب الهيدروجين من جزيء الماء له شحنة موجبة ، بينما الجانب الآخر حيث الإلكترونات الحرة به شحنة سالبة. نتيجة لذلك ، يكون جزيء الماء قطبيًا وهو ثنائي القطب.

أقوى قوة بين الجزيئات في الماء هي رابطة ثنائية القطب خاصة تسمى الرابطة الهيدروجينية. العديد من الجزيئات قطبية ويمكن أن تشكل روابط ثنائية القطب دون تكوين روابط هيدروجينية أو حتى وجود الهيدروجين في جزيءها. الماء قطبي ، والرابطة ثنائية القطب التي تشكلها هي رابطة هيدروجينية تعتمد على ذرتي الهيدروجين في الجزيء.

الروابط الهيدروجينية قوية بشكل خاص لأن ذرة الهيدروجين في جزيئات مثل الماء عبارة عن بروتون صغير عاري بدون غلاف إلكترون داخلي. نتيجة لذلك ، يمكن أن تقترب من الشحنة السالبة للجانب السالب للجزيء القطبي وتشكل رابطة قوية بشكل خاص. في الماء ، يمكن للجزيء تكوين ما يصل إلى أربعة روابط هيدروجينية ، مع جزيء واحد لكل ذرة هيدروجين وذرتين من الهيدروجين على جانب الأكسجين السالب. في الماء ، تكون هذه الروابط قوية ولكنها تتغير باستمرار وتنكسر وتعيد تشكيلها لإعطاء الماء خصائصه الخاصة.

عند إضافة المركبات الأيونية إلى الماء ، يمكن للأيونات المشحونة تكوين روابط مع جزيئات الماء القطبية. على سبيل المثال ، NaCl أو ملح الطعام مركب أيوني لأن ذرة الصوديوم أعطت غلافها الخارجي الوحيد إلكترونًا إلى ذرة الكلور ، مكونة أيونات الصوديوم والكلور. عند إذابتها في الماء ، تنفصل الجزيئات إلى أيونات الصوديوم موجبة الشحنة وأيونات الكلور سالبة الشحنة. تنجذب أيونات الصوديوم إلى الأقطاب السالبة لجزيئات الماء وتشكل روابط أيونية ثنائية القطب هناك ، بينما تشكل أيونات الكلور روابط مع ذرات الهيدروجين. إن تكوين روابط أيون ثنائي القطب هو سبب ذوبان المركبات الأيونية بسهولة في الماء.

يمكن للقوى بين الجزيئات والروابط التي تنتجها أن تؤثر على سلوك المادة. في حالة الماء ، تربط الروابط الهيدروجينية القوية نسبيًا الماء معًا. اثنان من الخصائص الناتجة هما التوتر السطحي العالي والحرارة العالية للتبخر.

التوتر السطحي مرتفع لأن جزيئات الماء على طول سطح الماء تشكل روابط تخلق نوعًا ما فيلم مرن على السطح ، مما يسمح للسطح بدعم بعض الوزن وسحب قطرات الماء في شكل دائري الأشكال.

تكون حرارة التبخر عالية لأنه بمجرد وصول الماء إلى نقطة الغليان ، تظل جزيئات الماء مرتبطة وتبقى سائلة حتى تتم إضافة طاقة كافية لكسر الروابط. الروابط القائمة على القوى بين الجزيئات ليست قوية مثل الروابط الكيميائية ، لكنها لا تزال مهمة في شرح كيفية تصرف بعض المواد.