Hidrojen bağı kimyada önemli bir konudur ve günlük olarak etkileşime girdiğimiz birçok maddenin, özellikle de suyun davranışının temelini oluşturur. Hidrojen bağını ve neden var olduğunu anlamak, daha genel olarak moleküller arası bağ ve kimyayı anlamada önemli bir adımdır. Hidrojen bağı nihai olarak belirli moleküllerin bazı kısımlarındaki net elektrik yükündeki farktan kaynaklanır. Bu yüklü bölümler aynı özelliklere sahip diğer molekülleri çeker.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Hidrojen bağı, moleküllerdeki bazı atomların elektronları kendilerine eşlik eden atomlardan daha fazla çekme eğiliminden kaynaklanır. Bu, moleküle kalıcı bir dipol momenti verir - onu polar yapar - böylece bir mıknatıs gibi davranır ve diğer polar moleküllerin karşı ucunu çeker.
Elektronegativite ve Kalıcı Dipol Momentleri
Elektronegatiflik özelliği nihayetinde hidrojen bağına neden olur. Atomlar birbirine kovalent olarak bağlandığında elektronları paylaşırlar. Mükemmel bir kovalent bağ örneğinde, elektronlar eşit olarak paylaşılır, bu nedenle paylaşılan elektronlar bir atom ile diğerinin yaklaşık yarısındadır. Ancak bu, yalnızca atomların elektronları çekmede eşit derecede etkili olduğu durumlarda geçerlidir. Atomların bağ elektronlarını çekme yeteneği elektronegatiflik olarak bilinir, bu nedenle elektronlar atomlar arasında paylaşılıyorsa aynı elektronegatifliğe sahipse, elektronlar ortalama olarak aralarındaki yolun yarısındadır (çünkü elektronlar hareket eder) devamlı olarak).
Bir atom diğerinden daha elektronegatifse, paylaşılan elektronlar o atoma daha yakından çekilir. Bununla birlikte, elektronlar yüklüdür, bu nedenle bir atomun etrafında toplanmaya diğerinden daha yatkınlarsa, bu, molekülün yük dengesini etkiler. Elektriksel olarak nötr olmaktan ziyade, daha elektronegatif atom, hafif bir net negatif yük kazanır. Tersine, daha az elektronegatif atom, hafif bir pozitif yük ile sonuçlanır. Yükteki bu fark, kalıcı dipol momenti denilen bir molekül üretir ve bunlara genellikle polar moleküller denir.
Hidrojen Bağları Nasıl Çalışır?
Polar moleküllerin yapısında iki yüklü bölüm bulunur. Bir mıknatısın pozitif ucunun başka bir mıknatısın negatif ucunu çekmesi gibi, iki polar molekülün zıt uçları da birbirini çekebilir. Bu fenomene hidrojen bağı denir çünkü hidrojen, oksijen, nitrojen veya flor gibi sıklıkla bağlandığı moleküllerden daha az elektronegatiftir. Molekülün net pozitif yüklü hidrojen ucu oksijen, nitrojen, flor veya başka bir elektronegatif uca yaklaştığında, sonuç bir molekül-moleküldür. kimyada karşılaştığınız diğer bağ formlarının çoğundan farklı olarak bağ (moleküller arası bir bağ) ve farklı bağların benzersiz özelliklerinden bazılarından sorumludur. maddeler.
Hidrojen bağları, tek tek molekülleri bir arada tutan kovalent bağlardan yaklaşık 10 kat daha az güçlüdür. Kovalent bağları kırmak zordur çünkü bunu yapmak çok fazla enerji gerektirir, ancak hidrojen bağları nispeten kolay kırılacak kadar zayıftır. Bir sıvıda, etrafta itişip kakışan çok sayıda molekül vardır ve bu süreç, enerji yeterli olduğunda hidrojen bağlarının kırılmasına ve yeniden oluşmasına yol açar. Benzer şekilde, maddenin ısıtılması aynı nedenden dolayı bazı hidrojen bağlarını etkili bir şekilde koparır.
Suda Hidrojen Bağları
Su (H2O) eylemdeki hidrojen bağının iyi bir örneğidir. Oksijen molekülü hidrojenden daha elektronegatiftir ve her iki hidrojen atomu da molekülün aynı tarafında bir "v" oluşumundadır. Bu, su molekülünün hidrojen atomlu tarafına net pozitif yük ve oksijen tarafına net negatif yük verir. Bu nedenle, bir su molekülünün hidrojen atomları, diğer su moleküllerinin oksijen tarafına bağlanır.
Suda hidrojen bağı için uygun iki hidrojen atomu vardır ve her oksijen atomu diğer iki kaynaktan hidrojen bağlarını "kabul edebilir". Bu, moleküller arası bağı güçlü tutar ve suyun neden amonyaktan daha yüksek bir kaynama noktasına sahip olduğunu açıklar (nitrojen sadece bir hidrojen bağını kabul edebilir). Hidrojen bağı, buzun neden aynı su kütlesinden daha fazla hacim kapladığını da açıklar: Hidrojen bağları yerinde sabitlenir ve suya sıvı halde olduğundan daha düzenli bir yapı kazandırır.