Συμμετρικός δεσμός υδρογόνου

Όταν ένα άτομο υδρογόνου έλκει ένα ηλεκτραρνητικό άτομο μέσω έλξης διπόλου-διπόλου, σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου. Οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται συνήθως μεταξύ υδρογόνου και φθορίου, οξυγόνου ή αζώτου. Ο ενδομοριακός δεσμός ή ο δεσμός μεταξύ ατόμων μέσα σε ένα μόριο, είναι πιο συνηθισμένος από τον δεσμό μεταξύ ατόμων διαφορετικών μορίων (διαμοριακός).

Ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου

• Ένας ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου προκύπτει όταν υπάρχει σύνδεση υδρογόνου μέσα σε ένα ίδιο το μόριο.
• Οι δύο ομάδες ενώσεων σχηματίζουν ενδομοριακούς δεσμούς υδρογόνου, με τη μία ομάδα να περιέχει ένα άτομο υδρογόνου συνδεδεμένο με ένα ηλεκτραρνητικό άτομο.
• Ένα έντονα ηλεκτραρνητικό άτομο από τη μία ομάδα συνδέεται με ένα λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο από την άλλη ομάδα.

Δεσμός διαμοριακού υδρογόνου

•   Οι διαμοριακοί δεσμοί υδρογόνου εμφανίζονται όταν υπάρχουν δεσμοί υδρογόνου μεταξύ διαφορετικών τύπων μορίων στον ίδιο ή ξεχωριστούς τύπους ουσιών.
• Το νερό και το αλκοόλ είναι δύο παραδείγματα δεσμών υδρογόνου.

Συμμετρικός δεσμός υδρογόνου

• Αυτός ο συμμετρικός δεσμός υδρογόνου Η σύνδεση είναι μοναδική στο ότι το πρωτόνιο είναι συνήθως τοποθετημένο μεταξύ δύο πανομοιότυπων ατόμων.
• Η ισχύς του συνδέσμου κάθε ατόμου είναι η ίδια.
• Ο συμμετρικός δεσμός υδρογόνου με τρία κέντρα-τεσσάρων ηλεκτρονίων είναι ένας τύπος δεσμού τριών κέντρων-τεσσάρων ηλεκτρονίων.
• Είναι επίσης πολύ ισχυρότερος από τους «κανονικούς» δεσμούς υδρογόνου και είναι πρακτικά τόσο ισχυρός όσο ένας ομοιοπολικός δεσμός.

Μεταλλικό δέσιμο

• Η θερμική αγωγιμότητα, η λαμπρότητα, η υψηλή ηλεκτρική και ολκιμότητα, η ελατότητα, η γυαλάδα και η υψηλή ισχύς εφελκυσμού είναι όλα χαρακτηριστικά των μετάλλων.
• Ένας μεταλλικός κρύσταλλος αποτελείται από έναν τεράστιο αριθμό ατόμων που είναι οργανωμένα σε κανονικό σχέδιο.
• Έχουν παρουσιαστεί διάφορα μοντέλα για την εξήγηση της φύσης της μεταλλικής σύνδεσης. Τα κινητά ηλεκτρόνια και οι θετικοί πυρήνες, από την άλλη πλευρά, είναι τα δύο πιο σημαντικά. Για περισσότερες πληροφορίες, ανατρέξτε στις σημειώσεις δεσμών υδρογόνου.

Τι είναι ο συμμετρικός δεσμός υδρογόνου;

Ένας συμμετρικός δεσμός υδρογόνου είναι εκείνη στην οποία το πρωτόνιο είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο μεταξύ δύο όμοιων ατόμων. Ο δεσμός μεταξύ καθενός από αυτά τα άτομα έχει την ίδια ισχύ. Είναι ένας δεσμός τριών κέντρων, τεσσάρων ηλεκτρονίων. Αυτό το είδος δεσμού είναι ουσιαστικά ισχυρότερο από τους «κανονικούς» δεσμούς υδρογόνου και είναι συγκρίσιμος με έναν ομοιοπολικό δεσμό σε ισχύ. Μπορεί να βρεθεί στον πάγο καθώς και στη στερεά φάση πολλών ανύδρων οξέων σε υψηλή πίεση. Το διφθοριούχο ιόν [FHF] εμφανίζει επίσης αυτήν την ιδιότητα.

Πολλά έχουν γίνει για να εξηγηθεί κβαντομηχανικά ο συμμετρικός δεσμός υδρογόνου , το οποίο φαίνεται να παραβιάζει τον κανόνα του ντουέτου για το πρώτο κέλυφος:Τέσσερα ηλεκτρόνια περιβάλλουν ουσιαστικά το πρωτόνιο. Εξαιτίας αυτού του ζητήματος, ορισμένοι το μπερδεύουν με ιοντικό δεσμό.

Ιδιότητες του δεσμού υδρογόνου

• Διαλυτότητα: Λόγω του δεσμού υδρογόνου μεταξύ ενός μορίου αλκοόλης και του νερού, οι χαμηλότερες αλκοόλες είναι πιο διαλυτές στο νερό.
• Μεταβλητότητα :Οι ενώσεις που περιέχουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μορίων έχουν χαμηλότερο σημείο βρασμού και επομένως είναι λιγότερο πτητικές.
• Ιξώδες και επιφανειακή τάση: Επειδή οι δεσμοί υδρογόνου υπάρχουν ως συνδεδεμένα μόρια, οι ουσίες που περιέχουν δεσμούς υδρογόνου είναι πιο δύσκολο να ρέουν, έχουν μεγαλύτερη συνοχή ή ιξώδες και έχουν υψηλή επιφανειακή τάση.
• Η μικρότερη πυκνότητα του πάγου από το νερό: Ένα σχήμα κουτιού μορίων νερού σχηματίζεται από στερεό πάγο. Κάθε μόριο νερού είναι, στην πραγματικότητα, τετραεδρικά συνδεδεμένο με τέσσερα άλλα μόρια νερού. Στη στερεή κατάσταση, τα μόρια δεν συσκευάζονται τόσο σφιχτά όσο είναι στην υγρή κατάσταση. Αυτή η δομή καταρρέει όταν λιώνει ο πάγος και τα μόρια μεταναστεύουν πιο κοντά μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, με την ίδια μάζα νερού, ο όγκος πέφτει και η πυκνότητα αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, ο πάγος έχει μικρότερη πυκνότητα από το νερό στους 273 Κ. Ο πάγος επιπλέει εξαιτίας αυτού.

Μοντέλο δεσμών υδρογόνου της Ηλεκτρονικής Θάλασσας

Αυτό το μοντέλο υποθέτει ότι το μέταλλο αποτελείται από ένα πλέγμα θετικών ιόντων (ή πυρήνων) που βυθίζονται σε μια θάλασσα ελεύθερα κινούμενων ηλεκτρονίων σθένους. Το συνολικό ηλεκτρονικό φορτίο σθένους ανά άτομο είναι συνεπώς ίσο με το άτομο συν τον πυρήνα του σε απόλυτες τιμές.

Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια προστατεύουν τα θετικά φορτισμένα ιόντα από τις αμοιβαίες ηλεκτροστατικές απωστικές δυνάμεις που διαφορετικά θα επέβαλλαν το ένα στο άλλο. Αυτά τα αδέσμευτα ηλεκτρόνια λειτουργούν ως «κόλλα» για να συγκρατούν τους πυρήνες ιόντων μαζί με αυτόν τον τρόπο.

Οι μεταλλικοί δεσμοί είναι οι δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα μαζί σε ένα μέταλλο λόγω της έλξης μεταξύ θετικών ιόντων και των ηλεκτρονίων που τα περιβάλλουν ελεύθερα.

Παρά το γεγονός ότι η θάλασσα των ηλεκτρονίων είναι παλαιότερη από την κβαντομηχανική, εντούτοις περιγράφει επαρκώς ορισμένες ιδιότητες μετάλλων. Η παρουσία κινητών ηλεκτρονίων σε μέταλλα, για παράδειγμα, βοηθά στην εξήγηση της θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητάς τους.

Αυτά τα ρέοντα ηλεκτρόνια μεταφέρουν ηλεκτρισμό στα μέταλλα από το ένα άκρο στο άλλο όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρονικό πεδίο. Όταν ένα κομμάτι μετάλλου θερμαίνεται, τα κινούμενα ηλεκτρόνια σε αυτό το κομμάτι μετάλλου αποκτούν πολλή κινητική ενέργεια. Αυτά τα ηλεκτρόνια κινούνται γρήγορα κατά μήκος του μετάλλου και μεταφέρουν θερμότητα στην άλλη πλευρά επειδή είναι ελεύθερα και κινητά.

Συμπέρασμα

Μόνο οι ενώσεις με άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα με ένα ηλεκτραρνητικό άτομο βιώνουν μια μοναδική μορφή διαμοριακής ελκτικής δύναμης. Ο δεσμός υδρογόνου είναι το όνομα αυτής της δύναμης. Στα μόρια του νερού, για παράδειγμα, το άτομο υδρογόνου συνδέεται με ένα άκρως ηλεκτραρνητικό άτομο οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα, συμμετρικός δεσμός υδρογόνου σχηματίζεται από αλληλεπιδράσεις διπόλου προς δίπολο μεταξύ του ατόμου υδρογόνου ενός μορίου και του ατόμου οξυγόνου ενός άλλου μορίου.