द हू2ओ पानी का अणु इंटरमॉलिक्युलर द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय हाइड्रोजन बांड के साथ ध्रुवीय होता है। जैसे ही पानी के अणु एक दूसरे को आकर्षित करते हैं और बंधन बनाते हैं, पानी उच्च सतह तनाव और वाष्पीकरण की उच्च गर्मी जैसे गुणों को प्रदर्शित करता है। अंतर-आणविक बल अणुओं को एक साथ रखने वाले इंट्रामोल्युलर बलों की तुलना में बहुत कमजोर होते हैं, लेकिन वे अभी भी किसी पदार्थ के गुणों को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त मजबूत हैं। पानी के मामले में, वे तरल को अनोखे तरीके से व्यवहार करते हैं और इसे कुछ उपयोगी गुण देते हैं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
पानी में मजबूत हाइड्रोजन बंधन द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय अंतर-आणविक बल होते हैं जो पानी को एक उच्च सतह तनाव और वाष्पीकरण की उच्च गर्मी देते हैं और जो इसे एक मजबूत विलायक बनाते हैं।
ध्रुवीय अणु
जबकि अणुओं का कुल मिलाकर एक तटस्थ चार्ज होता है, अणु का आकार ऐसा हो सकता है कि एक छोर अधिक नकारात्मक हो और दूसरा छोर अधिक सकारात्मक हो। उस स्थिति में, ऋणात्मक रूप से आवेशित सिरे अन्य अणुओं के धनात्मक आवेशित सिरों को आकर्षित करते हैं, जिससे कमजोर बंधन बनते हैं, A ध्रुवीय अणु को द्विध्रुव कहा जाता है क्योंकि इसमें दो ध्रुव होते हैं, प्लस और माइनस, और जो बंधन ध्रुवीय अणु बनते हैं उन्हें द्विध्रुवीय-द्विध्रुव कहा जाता है बांड।
पानी के अणु में ऐसे चार्ज अंतर होते हैं। पानी में ऑक्सीजन परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉन उपकोश में छह इलेक्ट्रॉन होते हैं जहां आठ के लिए जगह होती है। पानी में दो हाइड्रोजन परमाणु ऑक्सीजन परमाणु के साथ सहसंयोजक बंधन बनाते हैं, अपने दो इलेक्ट्रॉनों को ऑक्सीजन परमाणु के साथ साझा करते हैं। नतीजतन, अणु में आठ उपलब्ध बंधन इलेक्ट्रॉनों में से, दो दो हाइड्रोजन परमाणुओं में से प्रत्येक के साथ साझा किए जाते हैं, जिससे चार मुक्त हो जाते हैं।
दो हाइड्रोजन परमाणु अणु के एक तरफ रहते हैं जबकि मुक्त इलेक्ट्रॉन दूसरी तरफ इकट्ठा होते हैं। साझा इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन परमाणुओं और ऑक्सीजन परमाणु के बीच रहते हैं, जिससे नाभिक का धनावेशित हाइड्रोजन प्रोटॉन उजागर हो जाता है। इसका मतलब है कि पानी के अणु के हाइड्रोजन पक्ष पर एक सकारात्मक चार्ज होता है, जबकि दूसरी तरफ जहां मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, नकारात्मक चार्ज होता है। नतीजतन, पानी का अणु ध्रुवीय है और एक द्विध्रुवीय है।
हाइड्रोजन बांड
पानी में सबसे मजबूत अंतर-आणविक बल एक विशेष द्विध्रुवीय बंधन है जिसे हाइड्रोजन बंधन कहा जाता है। कई अणु ध्रुवीय होते हैं और बिना हाइड्रोजन बांड बनाए या यहां तक कि उनके अणु में हाइड्रोजन के बिना भी द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय बंधन बना सकते हैं। पानी ध्रुवीय है, और यह जो द्विध्रुवीय बंधन बनाता है वह अणु में दो हाइड्रोजन परमाणुओं पर आधारित एक हाइड्रोजन बंधन है।
हाइड्रोजन बांड विशेष रूप से मजबूत होते हैं क्योंकि पानी जैसे अणुओं में हाइड्रोजन परमाणु एक छोटा, नग्न प्रोटॉन होता है जिसमें कोई आंतरिक इलेक्ट्रॉन खोल नहीं होता है। नतीजतन, यह एक ध्रुवीय अणु के नकारात्मक पक्ष के नकारात्मक चार्ज के करीब पहुंच सकता है और विशेष रूप से मजबूत बंधन बना सकता है। पानी में, एक अणु चार हाइड्रोजन बांड बना सकता है, जिसमें प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु के लिए एक अणु और नकारात्मक ऑक्सीजन पक्ष पर दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। पानी में, ये बंधन मजबूत होते हैं लेकिन पानी को उसके विशेष गुण देने के लिए लगातार हिलते, टूटते और फिर से बनते हैं।
आयन-द्विध्रुवीय बांड
जब आयनिक यौगिकों को पानी में मिलाया जाता है, तो आवेशित आयन ध्रुवीय पानी के अणुओं के साथ बंध बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, NaCl या टेबल सॉल्ट एक आयनिक यौगिक है क्योंकि सोडियम परमाणु ने क्लोरीन परमाणु को अपना एकमात्र बाहरी शेल इलेक्ट्रॉन दिया है, जिससे सोडियम और क्लोरीन आयन बनते हैं। पानी में घुलने पर अणु धनावेशित सोडियम आयनों और ऋणावेशित क्लोरीन आयनों में वियोजित हो जाते हैं। सोडियम आयन पानी के अणुओं के नकारात्मक ध्रुवों की ओर आकर्षित होते हैं और वहां आयन-द्विध्रुवीय बंध बनाते हैं, जबकि क्लोरीन आयन हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ बंध बनाते हैं। आयन-द्विध्रुवीय बंधों का बनना एक कारण है जिससे आयनिक यौगिक जल में आसानी से घुल जाते हैं।
भौतिक गुणों पर अंतर-आणविक बलों के प्रभाव
अंतर-आणविक बल और उनके द्वारा उत्पन्न बंधन प्रभावित कर सकते हैं कि सामग्री कैसे व्यवहार करती है। पानी के मामले में, अपेक्षाकृत मजबूत हाइड्रोजन बांड पानी को एक साथ रखते हैं। परिणामी गुणों में से दो उच्च सतह तनाव और वाष्पीकरण की उच्च गर्मी हैं।
सतही तनाव अधिक होता है क्योंकि पानी की सतह के साथ पानी के अणु बंध बनाते हैं जो एक प्रकार का बनाते हैं सतह पर लोचदार फिल्म, सतह को कुछ वजन का समर्थन करने और पानी की बूंदों को गोल में खींचने की इजाजत देता है आकार।
वाष्पीकरण की गर्मी अधिक होती है, क्योंकि एक बार जब पानी क्वथनांक तक पहुंच जाता है, तो पानी के अणु अभी भी बंधे रहते हैं और तब तक तरल बने रहते हैं जब तक कि बंधनों को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं मिल जाती। अंतर-आणविक बलों पर आधारित बांड रासायनिक बंधों की तरह मजबूत नहीं होते हैं, लेकिन वे अभी भी यह समझाने में महत्वपूर्ण हैं कि कुछ सामग्री कैसे व्यवहार करती हैं।
