रसायन विज्ञान में हाइड्रोजन बॉन्डिंग एक महत्वपूर्ण विषय है, और यह उन कई पदार्थों के व्यवहार को रेखांकित करता है, जिनके साथ हम दिन-प्रतिदिन बातचीत करते हैं, विशेष रूप से पानी। हाइड्रोजन बॉन्डिंग को समझना और यह क्यों मौजूद है, आमतौर पर इंटरमॉलिक्युलर बॉन्डिंग और केमिस्ट्री को समझने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। हाइड्रोजन बंधन अंततः विशिष्ट अणुओं के कुछ भागों में शुद्ध विद्युत आवेश में अंतर के कारण होता है। ये आवेशित खंड समान गुणों वाले अन्य अणुओं को आकर्षित करते हैं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
हाइड्रोजन बॉन्डिंग अणुओं में कुछ परमाणुओं की उनके साथ वाले परमाणु से अधिक इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की प्रवृत्ति के कारण होता है। यह अणु को एक स्थायी द्विध्रुवीय क्षण देता है - यह इसे ध्रुवीय बनाता है - इसलिए यह एक चुंबक की तरह कार्य करता है और अन्य ध्रुवीय अणुओं के विपरीत छोर को आकर्षित करता है।
इलेक्ट्रोनगेटिविटी और स्थायी द्विध्रुवीय क्षण
इलेक्ट्रोनगेटिविटी का गुण अंततः हाइड्रोजन बॉन्डिंग का कारण बनता है। जब परमाणु सहसंयोजी रूप से एक दूसरे से बंधे होते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं। सहसंयोजक बंधन के एक आदर्श उदाहरण में, इलेक्ट्रॉनों को समान रूप से साझा किया जाता है, इसलिए साझा किए गए इलेक्ट्रॉन एक परमाणु और दूसरे के बीच लगभग आधे होते हैं। हालाँकि, यह केवल तभी होता है जब परमाणु इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने में समान रूप से प्रभावी होते हैं। परमाणुओं की बंधन इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की क्षमता को इलेक्ट्रोनगेटिविटी के रूप में जाना जाता है, इसलिए यदि इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं के बीच साझा किया जाता है समान वैद्युतीयऋणात्मकता के साथ, तब इलेक्ट्रान उनके बीच औसतन लगभग आधे होते हैं (क्योंकि इलेक्ट्रॉन गति करते हैं लगातार)।
यदि एक परमाणु दूसरे की तुलना में अधिक विद्युतीय है, तो साझा इलेक्ट्रॉन उस परमाणु के अधिक निकट आते हैं। हालांकि, इलेक्ट्रॉनों को चार्ज किया जाता है, इसलिए यदि वे दूसरे की तुलना में एक परमाणु के आसपास एकत्र होने की अधिक संभावना रखते हैं, तो यह अणु के आवेश संतुलन को प्रभावित करता है। विद्युत रूप से तटस्थ होने के बजाय, अधिक विद्युतीय परमाणु थोड़ा सा शुद्ध ऋणात्मक आवेश प्राप्त करता है। इसके विपरीत, कम विद्युत ऋणात्मक परमाणु एक मामूली धनात्मक आवेश के साथ समाप्त होता है। यह अंतर प्रभारी एक अणु का निर्माण करता है जिसे स्थायी द्विध्रुवीय क्षण कहा जाता है, और इन्हें अक्सर ध्रुवीय अणु कहा जाता है।
हाइड्रोजन बांड कैसे काम करते हैं
ध्रुवीय अणुओं की संरचना में दो आवेशित खंड होते हैं। जिस प्रकार एक चुम्बक का धनात्मक सिरा दूसरे चुम्बक के ऋणात्मक सिरे को आकर्षित करता है, उसी प्रकार दो ध्रुवीय अणुओं के विपरीत सिरे एक दूसरे को आकर्षित कर सकते हैं। इस घटना को हाइड्रोजन बॉन्डिंग कहा जाता है क्योंकि हाइड्रोजन अणुओं की तुलना में कम विद्युतीय है, यह अक्सर ऑक्सीजन, नाइट्रोजन या फ्लोरीन के साथ बंधता है। जब शुद्ध धनात्मक आवेश वाले अणु का हाइड्रोजन सिरा ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फ्लोरीन या किसी अन्य विद्युत ऋणात्मक छोर के करीब आता है, तो परिणाम एक अणु-अणु होता है। बंधन (एक अंतर-आणविक बंधन), जो रसायन विज्ञान में आपके सामने आने वाले बंधन के अधिकांश अन्य रूपों के विपरीत है, और यह विभिन्न के कुछ अद्वितीय गुणों के लिए जिम्मेदार है पदार्थ।
हाइड्रोजन बांड सहसंयोजक बंधों की तुलना में लगभग 10 गुना कम मजबूत होते हैं जो अलग-अलग अणुओं को एक साथ रखते हैं। सहसंयोजक बंधनों को तोड़ना कठिन होता है क्योंकि ऐसा करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन हाइड्रोजन बांड काफी कमजोर होते हैं जो अपेक्षाकृत आसानी से टूट जाते हैं। एक तरल में, बहुत सारे अणु चारों ओर घूमते हैं, और इस प्रक्रिया से हाइड्रोजन बांड टूट जाते हैं और ऊर्जा पर्याप्त होने पर सुधार होता है। इसी तरह, पदार्थ को गर्म करने से उसी कारण से कुछ हाइड्रोजन बांड प्रभावी रूप से टूट जाते हैं।
पानी में हाइड्रोजन बॉन्डिंग
पानी (एच2O) क्रिया में हाइड्रोजन बंध का एक अच्छा उदाहरण है। ऑक्सीजन अणु हाइड्रोजन की तुलना में अधिक विद्युतीय है, और दोनों हाइड्रोजन परमाणु "v" गठन में अणु के एक ही तरफ हैं। यह हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ पानी के अणु के पक्ष को शुद्ध धनात्मक आवेश और ऑक्सीजन पक्ष को शुद्ध ऋणात्मक आवेश देता है। इसलिए, एक पानी के अणु के हाइड्रोजन परमाणु अन्य पानी के अणुओं के ऑक्सीजन पक्ष से बंधे होते हैं।
पानी में हाइड्रोजन बॉन्डिंग के लिए दो हाइड्रोजन परमाणु उपलब्ध हैं, और प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु दो अन्य स्रोतों से हाइड्रोजन बॉन्ड को "स्वीकार" कर सकता है। यह इंटरमॉलिक्युलर बॉन्डिंग को मजबूत रखता है और बताता है कि पानी में अमोनिया की तुलना में अधिक क्वथनांक क्यों होता है (जहां नाइट्रोजन केवल एक हाइड्रोजन बॉन्ड को स्वीकार कर सकता है)। हाइड्रोजन बॉन्डिंग यह भी बताती है कि बर्फ पानी के समान द्रव्यमान की तुलना में अधिक मात्रा में क्यों रहती है: हाइड्रोजन बांड जगह में स्थिर हो जाते हैं और पानी को तरल होने की तुलना में अधिक नियमित संरचना देते हैं।