تقدیم به شما از طرف سایت

علوم سرا www.Oloomsara.com

www.Oloomsara.irبزرگترین و بروز ترین مرجع دانلود رایگان

قرار دادن پروژه ها و مقاالت شما با ذکر نام شما در سایت» جهت استفاده دیگر پژوهشگران «

دانلود رایگان مقاالت ، پروژه ها و تحقیقات دانشجویی در powerpoint و word ، pdfقالب

دانلود رایگان نمونه سواالت ترمی پیام نور با پاسخنامه تستی و تشریحی

دانلود رایگان نمونه آزمون های ورودی فراگیر پیام نوردانلود رایگان آزمون های سراسری ، آزاد ، علمی کاربردی

و ... دانلود رایگان آزمون های استخدامی سایر ارگان رسمیدانلود جدید ترین مقاالت و کتابهای انگلیسی جدید ترین اخبارهای علمی و دانشگاهی دانلود رایگان جزوات دانشگاه های مختلف کشور دانلود رایگانE-BOOK در زمینه های مختلف دانلود جدیدترین نشریات معتبر بین المللی

قسمتی از نیازهای علمی شما پژوهشگرانعلوم سرا امید که با مرتفع گردد. باشید .علوم سرامنتظر سرویس های جدید

1

پیوند شیمیایی و انواع آن دیگر پیوند تشکیل دهند یا باعنصرهایاتمهای گازهای بی اثر میل ندارند با

اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر به جHHز گازهای بی اثر نمی توانند به تنهایی و بدون پیوسHHتن بHHه اتمهHHای عنصHHرهای دیگر یا اتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتمHHا بایHHد بHHا اتم یا اتمهای دیگر پیونHHد تشHHکیل دهنHHد. بHHه هم پیوسHHتن دو اتم را معمHHوال

.تشکیل پیوند می گویند

دید کلی

بررسی مواد ساده و مرکب در طبیعت نشان می دهد که اکثریت قریب به در طبیعت به حالت آزاد وجHود ندارنHد. مHواد سHاده ای کHه دراتمهااتفاق

تHHکمولکHHولطHHبیعت بHHه حHHالت آزاد وجHHود دارنHHد، بنHHدرت بصHHورت اتمی هستند. بیشHHتر مHHواد سHHاده بصHHورت مولکولهHHای دو یHHا چنHHد اتمی در

بHHراسHHیدها کHHه از اثHHر هیدروژنی طبیعت پیدا می شوند. برای مثال گHHاز

آب یHHا از هHHر راه دیگHHری بدسHHت می آیHHد،تجزیHHه الکHHتریکی یHHا از فلزهااست.بصورت مولکول دو اتمی

و گHHاهی نHHیز نیز در اغلب مHHوارد بصHHورت مولکHHول دو اتمی اکسیژن

فسفر سHفیدیHHافت می شHHود. اوزونبصHHورت مولکHHول سHHه اتمی بصHHورت مولکHHول هشHHت اتمیگوگردو بصورت مولکول چهHHار اتمی

در طبیعت بصورت تک اتمی یافت می شوند. گازهای بی اثراست. تنها

2

پیوند شیمیایی در هیدروژن

اوربیتالهای اتمیوقتی دو اتم هیدروژن بHHه یکHHدیگر نزدیHHک می شHHوند، تبدیل می شود. در اوربیتال مولکولی ابHHراوربیتال مولکولیآنها به یک

قرار دارد. در حHHالی کHHه در اوربیتHHالهستهالکترونی تحت تاثیر جاذبه دو اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هسته است.

چون نیروی جاذبه هسته ها در فضای بین دو هسته از جاهHHای دیگHHر بیشHHتر است، در نتیجه تراکم ابHر الکHترونی در فاصHله دو هسHته از جاهHای دیگHHر

بیشتر خواهد بود.

انرژی پیوند

، عبارت است از مقHدار انHHرژی آزاد شHHده بHHه هنگHHام تشHکیلانرژی پیوند اتمهای گازی شکل یک عنصر با یک مول اتمهای گHHازیمولپیوند بین یک

شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.

3

انواع پیوند شیمیایی

پیوند کوواالنسی در مولکول هیدروژن ، اتمها ، الکترون به اشتراک می گذارند و با اسHHتفاده

، الکترونهای مشترک بر روی مدار خارجی هHHر دو اتم گHHردشمدل بوراز می کنند. به بیان دیگر ، ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دو هسته قHHرار دارد و تراکم ابر الکترونی در فاصHHله دو هسHHته از جاهHHای دیگHHر بیشHHتر اسHHت.

نامیده می شود. پیوند کوواالنسیچنین پیوندی بوجHHودsپیونHHد کوواالنسHHی بین دو اتم هیHHدروژن از همپوشHHانی اوربیتHHال

می آید و مولکول حاصل بیضوی اسHHت کHه هسHHته های دو اتم در دو کHانون آن قرار دارند و تراکم ابHHر الکHHترونی در بین دو هسHHته زیHHاد و در اطHHراف هسته ها کمتر است. در نتیجه تشکیل پیوند ، اوربیتالهای اتمی به اوربیتHHال مولکولی تبدیل می شوند. اوربیتالهHHای مولکHHولی حاصHHل از تشHHکیل پیونHHد میان دو اتم هیدروژن بیضوی است که تراکم ابHHر الکHHترونی بHHر روی خHHط واصل بین هسته های آن از جاهای دیگر بیشتر اسHHت. این شHHکل اوربیتHHال

نامیده می شود.پیوند سیگما یا اوربیتال مولکولی سیگمامولکولی در نوع دیگر از اوربیتالهای مولکولی ، نه تنها سطح انرژی پائین نمی آیHHد و انرژی آزاد نمی شود، بلکه سطح انرژی از اتمهای اولیHHه نHHیز بHHاالتر اسHHت،

اوربیتHHالی ضHHد نامیHHد، بلکHHه یHHک اوربیتال پیونHHدیاین اوربیتال را نمی توان نشان داده می شود. است و بصورت پیوندی

هرچه در یک مولکول ، تعداد اوربیتالهای پیوندی اشغال شده بیشتر باشد، مولکول پایدارتر است، ولی هر گاه تعداد اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی برابHHر باشHHد، دو اتم از یکHHدیگر جHHدا می ماننHHد و بین آنهHHا پیونHHدی تشHHکیل نمی شود. تعداد پیوند میان دو اتم برابر نصف تعداد الکترونهای موجHHود در اوربیتالهای پیوندی منهای نصف تعHHداد الکترونهHHای موجHHود در اوربیتالهHHای

ضد پیوندی است.

: پیوند اکسیژن با هیدروژن

4

یژن وHHاکسیژن ، دو اوربیتال تک الکترونی دارد. هر گاه یک اتم اکس یک اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیHHک شHHوند، امکHHان جاذبHHه بHHر دافعHHه وجHHHود دارد و در این صHHHورت پیونHHHد تشHHHکیل می شHHHود. در این

رسHHیده اسHHت، ولیهلیممجموعه ، هیدروژن به آرایش گHHاز بی اثHHر اکسHHیژن در خHHارجی ترین سHHطح انHHرژی خHHود دارای هفت الکHHترونشHHHHده و هنHHHHوز بHHHHه آرایش گHHHHاز بی اثHHHHر نرسHHHHیده اسHHHHت.

اکسیژن پس از تشکیل یک پیوند بHHا یHHک هیHHدروژنآرایش الکترونی شHHده اسHHت. بنHHابراین این مجموعHHهفلوئHHورالکHHترونی مشHHابه آرایش

می تواند به همان راههایی که فلوئور آرایش الکترونی خHHود را بHHه آرایش الکترونی گاز بی اثر رساند، آرایش الکHHترونی خHHود را کامHHل کنHHد. یکی از راههای رسیدن به آرایش الکHترونی گHاز بی اثHHر آن اسHHت کHه بHHا یHک اتم

را پدید آورد. Oهیدروژن دیگر پیوند برقرار کند و مولکول

پیوند داتیو بHHا سHHه اتم هیHHدروژن ، پیونHHد کوواالنسHHی معمHHولی تشHHکیلنیHHتروژناتم

می دهد و به آرایش الکترونی گاز بی اثر می رسد. پس از این عمل ، بHHرای نیتروژن یک جفت الکترون غیر پیونHHدی بHHاقی می مانHHد کHHه می توانHHد آن را

در اختیار اتمهایی که به آن نیHاز دارنHد، قHرار دهHد. از سHویداتیوبصورت آن موجHود اسHت،دیگر ، اتم هیدروژن که یک اتم الکترون در اوربیتHال

تبHدیل می شHود کHههر گHاه این الکHترون را از دسHت بدهHد، بHه یHون آن خالی است.اوربیتال

نزدیHHک شHHود، بHHا آن پیونHHد داتیHHوآمونیHHاکحال هرگاه این یون به مولکول

برقرار می کند و خود را به آرایش الکترونی گاز بی اثHHر می رسHHاند: نامیده می شود، در بسیاری از ترکیبات مانندیون آمونیوماین مجموعه که

وجHHود هیدروکس((ید آمونی((ومو کلری((د آمونی((ومدارد.

اندازه گیری های انجام شده نشHHان می دهHHد کHHه انHHرژی و طHHول هHHر چهHHار در یون آمونیوم کامال یکسان است. این امرنیتروژن _ هیدروژنپیوند

5

منطقی نیز به نظر می رسد، زیرا پیوند داتیو نHHیز ماننHHد پیونHHد کوواالنسHHی معمولی یک جفت الکترون است که بین هسHHته اتم نیHHتروژن و هسHHته اتم

هیدروژن قرار گرفته است.

تشکیل دهد که در آن هر چهاریون می تواند با یون هچنین پیوند از نظر طول و انرژی یکسHان هسHتند. کلریHد آلومیHنیوم نHیز بHا یHون

تولید می کند که در آن هHر چهHار پیونHدترکیب می شود و یون AL - Cl.از نظر طول و انرژی یکسان هستند

پیوند الکتروواالنسی )یونی( الکترون وجود دارد کHه یHک الکHترون ، در الیHه واالنس آن2 ، لیتیمدر اتم

قرار دارد. به هنگام تشکیل پیوند ، چHHون این اتم در دومین سHHطح انHHرژی دارای جفت الکترون غیر پیوندی نیست و تفاوت سطح انHHرژی اول و دوم نیز بسیار زیاد است، نمی تواند الکترون خود را برانگیخته کند. بنHHابراین در خارجی ترین سطح انرژی ، تنها یک الکترون خواهد داشت. هرگHHاه این اتم بخواهد پیوند کوواالنسی تشکیل دهد، باید یک اتم تک الکترونی دیگر مانند

را تولیHHHHHHHد کنHHHHHHHد.فلوئHHHHHHHور پیونHHHHHHHد تشHHHHHHHکیل دهHHHHHHHد و فلورید لی((تیمواقعیت آن است که از پیونHHد بین لیHHتیم و فلوئHHور ،

پدید می آید، ولی هرگHHاه بخHHواهیم این دو اتم را از نظHHر آرایش الکHHترونی بررسی کنیم، مشاهده خواهیم کHHرد کHHه اتم فلوئHHور بHHا اشHHتراک گذاشHHتن الکترون ، ممکن است به آرایش الکHHترونی گHHاز بی اثHHر برسHHد، ولی لیHHتیم

آرایش الکترونی گاز بی اثر پیدا نکرده است. لیتیم هر گاه بخواهد به آرایش الکترونی گاز بی اثر بعد از خود برسد، بایHHد روی هم رفته هفت الکترون بگیرد که اگر بخواهد این هفت الکترون را بHHا پیوند کوواالنسی بدست آورد، خود نیز باید هفت الکHHترون در خHHارجی ترینسطح انرژی خود داشته باشد که این کار به هیچ وجه امکان پHHذیر نیسHHت. ولی هر گاه این عنصر بخواهد آرایش الکترونی گاز بی اثر قبل خود را پیدا

خHود را از دسHHتکند، کافی است که یک لکHHترون موجHود در اوربیتHHال در آیHد و آرایش الکHترونی گHازبدهد تا آرایش الکترونی آن به صHورت

6

تبدیل می شود و به آرایشبی اثر هلیم پیدا کند. یعنی اتم لیتیم به یون گاز هلیم می رسد.

اتم فلوئور نیز می تواند با گرفتن یک الکترون و تبدیل شHHدن بHHه یHHون برسHHاند. یعHHنی بHHه هنگHHامنئHHونخHHود را بHHه آرایش الکHHترونی گHHاز بی اثHHر

تشکیل پیوند بین لیتیم و فلوئور ، لیتیم یک الکترون به فلوئور می دهد و بHHا این عمل هر دو به آرایش الکترونی گاز بی اثر می رسند. به این ترتیب اتم

( تبHدیلکHاتیون( و اتم لیHتیم بHه یHون مثبت )آنیHونفلوئور بHه یHون منفی ) می نامنHد کHه بینیHونی یHا پیونHد الکتروواالنسیمی شود. این نوع پیوند را

رخ می دهدغیرفلز و یک فلزیک

7

پیوند کوواالنسی

یک پیوند کوواالنسی تشکیل می دهندجفت الکترون مشترک بین دو هسته

اطالعات اولیه

تHHرکیبغHHیر فلHHزات شHHناخته شHHده فقHHط از ماده مHHرکبمیلیون هHHا

،4 اتمیافته اند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هHHر 5 HH، دارند. بنابراین الکترون های واالنس اتم هHHایالکترون واالنس 7 یا 6

غیر فلزی ، آنقدر زیاد اسHHت کHHه اتم هHHا نمی تواننHHد بHHا از دسHHت دادن آنهHHا جفت را بHHه دسHHت آورنHد. معمHHوال غHHیر فلHHزات بHHا گHاز نجیبساختار یک

پیوند ایجاد می کنند و در این فرآیند به ساختار یک گازکردن الکترون ها

نجیب می رسند.

استحکام پیوند کوواالنسی

را به هم نگه می دارد، پیوند کوواالنسی اسHHت، درملکولآنچه اتم های یک تشکیل پیوند کوواالنسی الکترون ها ، بHHه جHHای آنکHHه از اتمی بHHه اتم دیگHHر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشHHته می شHHوند. اسHHتحکام پیونHHد

ابHHHر منفی و هسHHته مثبتکوواالنسHHHی ناشHHHی از جاذبHHHه متقابHHHل دو است. یا به عبارت دیگر مربوط به آن است که هر دوالکترون های پیوندی

هسته الکترونهای مشترکی را جذب می کنند.

8

اوربیتال مولکولینحوه تشکیل

، در ناحیHHهابرهHHای الکHHترونی می کنند کHHه همپوشانیدو اوربیتال به نحوی در اینالکترونبین دو هسته ، یکدیگر را تقویت می کنند و احتمال یافتن

دو الکترون این پیوند بایداصل طرد پاولیناحیه افزایش می یابد طبق

اوربیتال های اتمیاسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیل پیونHHHد به اوربیتال مولکولی تبدیل می شود.

انواع پیوند کوواالنسی

پیوند یگانه کوواالنسی مخالف( است که اوربیتالی ازاسپینمتشکل از یک جفت الکترون )دارای

هHHر دو اتم پیونHHد شHHده را اشHHغال می کنHHد. سHHاده ترین نمونHHه اشHHتراک در، F2مولکول های دو اتمی گازهایی از قبیل H2 و Cl2ود. اتمHHده می شHHدی

دارد هرگاه دو اتم هیHHدروژن تHHک الکترون هHHایالکترون فقط یک هیدروژنخود را به اشتراک بگذارند، یک جفت الکترون حاصل می شود.

اسHت و بHهمولکHول هیHدروژن متعلHق بHه کHل جفت الکترون پیونHدیاین ،هHHالوژن می رسHHد. هHHر الکHHترون هلیم پایHHدار گHHاز نجیب آرایش الکترونی

هفت الکترون واالنس دارد. با تشکیل یHHک پیونHHد کوواالنسHHی بین دو تHHا از این اتم ها ، هHر اتم بHHه آرایش الکHHترونی هشHHت تHHایی ، کHHه ویHHژه گازهHHای

نجیب است، می رسد.

پیوند چند گانه بین دو اتم ، ممکن است بیش از یک پیوند کوواالنسی تشکیل شود در این موارد گفته می شود که اتم ها با پیوند چند گانه بHHه هم متصHHل اند. دو جفت الکترون مشترک را پیوند دو گانه و سHHه جفت الکHHترون مشHHترک را پیونHHد سه گانه می نامند. اغلب می توان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک

9

بوجود می آورد از تعداد الکترون های مورد نیاز برای پHرمولکولاتم در یک شدن پوسته واالنس آن اتم ، پیش بینی کرد.

شHHماره گHروه در جHHدول بHHا تعHHداد الکترون هHHای واالنسفلزاتچون برای )بHاCl مثHHل VIIAبرابر است، می توان پیش بینی کHرد کHه عناصHر گHروه

هفت الکترون واالنس( ، برای رسHHیدن بHHه هشHHت تHHای پایHHدار ، یHHک پیونHHد )با شش الکHHترون واالنس( دوS و O مثل VIAکوواالنسی ، عناصر گروه )بHHا پنج الکHHترون واالنس( سHHهP و N مثHHل VAپیوند کوواالنسی ، عناصر

)بHHا چهHHار الکHHترون واالنس(C مثHHل IVAپیوند کوواالنسی و عناصر گروه چهار پیوند کوواالنسی به وجود خواهند آورد

نماد ساختار مولکول مشترک با دو نقطه و ساختار دوم بHHا یHHکجفت الکتروندر ساختار اول ،

خط کوتاه نشان داده شده است. مانند :

H ― H H : H پیوند یگانه :Ö=C=Öپیوند دو گانه ::N Ξ N پیوند سه گانه :

CΞC پیوند چهارگانه

10

پیوند هیدروژنی یHHااکسHHیژن ، فلوئHHور بHHه اتمی بHHا الکترونگHHاتیوی زیHHاد مثHHل هی(دروژنهرگHHاه متصل گردد، شرایطی برای بوجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبHHه بیننیتروژن

مولکولی مثبت H منفی که آن را پیوند هیدروژنی می گویند حاصHHل می شHHود. بHHه و زوج الکHترون غHیر مشHترک مولکHولمولکHولعبارت دیگر ، اتم هیدروژن یک

پیونددیگر متقابال همدیگر را جذب می کنند و پیوندی تشHHکیل می شHHود کHHه بHHه مرسوم است Hydrogen Bond ، هیدروژنی

اطالعات اولیه بطور غیرعادی قوی است.ترکیبات هیدروژن دار دربرخی از جاذبه بین مولکولی

کهعناصریاین جاذبه در ترکیباتی مشاهده می شود که درآنها بین هیدروژن و زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجHHود دارد. پیونHHدالکترونگاتیویتهاندازه کوچک و

هیدروژنی نه تنها بین مولکولهای یک نوع مHHاده ، بلکHHه بین مولکولهHHای دو مHHادهمتفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند نیز برقرار می شود.

نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی پیوند هیدروژنی بر اثر جاذبه اتم هیدروژن اندک مثبت موجود در یHHک مولکHHول و

موجود در مولکول دیگر )یا در محل دیگر هماناتم بسیار الکترونگاتیو مولکول اگر مولکول به قدر کافی بزرگ باشHHد کHHه بتوانHHد روی خHHود خم شHHود(

بHHه سHمت عنصHر بسHیارجفت الکHترونتولیHد می گHردد. جHHا بHHه جHHا شHدن یHHک الکترونگاتیو نیتروژن ، اکسیژن یا فلوئور موجب می شود که این اتمها دارای بارمنفی جHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHزئی شHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHوند.

شدیدا الکترونگHHاتیواتمدر این صورت پیوند هیدروژنی پلی است میان دو بHHا یکی از اتمهHHایکوواالنسیهیHHدروژن کHHه از طHHرفی بطHHور بHHا یHHک اتم

)جاذبHHه مثبت بHHه منفی(الکترواستاتیکیالکترونگاتیو و از طرف دیگر بطور تHHایک دهمبا اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است. استحکام پیوند هیدروژنی

متوسط استپیوند کواالنسی قدرت یک یک پنجاهم

شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی

:ب((اال ب((ودن الکترونگ((اتیوی اتمه((ای متص((ل ب((ه هی((دروژن بHHرهمین اسHHاس اسHHت کHHه فلوئHHور )الکترونگHHاتیوترین عنصHHر( ، قویترین پیوند هیHHدروژنی و اکسHHیژن )الکترونگHHاتیوتر از نیHHتروژن( ، پیونHHد هیHHدروژنی قویHHتری درمقایسHHه بHHا نیHHتروژن تشHHکیل می دهHHد. همچنین بار مثبت زیاد بر روی اتم هیدروژن ، زوج الکترون مولکول

11

دیگر را بشدت جHذب می کنHHد و کوچHک بHودن انHHدازه اتم هیHHدروژنسبب می شود که ملکول دوم بتواند به آن نزدیک شود.

: دروژنیکوچک بودن اتمهای متصل به هی((دروژنHHد هیHHپیون واقعا مؤثر فقط در ترکیبات فلوئHHور ، اکسHHیژن و نیHHتروژن تشHHکیل

، الکترونگاتیوی برابHHرکلرمی شود. با وجود اینکه دو اتم نیتروژن و دارند، چون اتم کلر از اتم نیتروژن بزرگتر است بر خالف نیتروژن ،

کلر پیوند هیدروژنی ضعیفی تشکیل می دهد.

توجیه خواص غیرعادی برخی از مواد

از جمله بHHاالمایع یا جامدوجود خواص غیرعادی برخی از مواد در حالت بHHودن دماهHHای ذوب و جHHوش ، نشHHان می دهHHد کHHه نیروهHHای جاذبHHه بین مولکولی در آنها به اندازه ای زیHاد اسHت کHه نمی تHوان آن را بHه تأثیرهHای متقابل ضعیف بین مولکولی نسبت داد. آشناترین این نوع مواد ، فلوئورید هیدروژن ، آب و آمونیاک است که بسیاری از خواص آنها از جمله دماهای جوش و ذوب آنها از دماهای جوش و ذوب ترکیبهHHای مشHHابه خHHود ، بHHرای

12

بطHHHHHHور غHHHHHHیرمنتظره ای بHHHHHHاالتر اسHHHHHHت.مثHHHHHHال شاید تصور شود که علت این وضعیت غیر عادی ، قطبیت به نسHHبت زیHHاد این مولکولهاست. البته تا اندازه ای همین طور اسHHت. امHHا بررسHHی دقیHHق این پدیده غیر عادی نشان می دهد که باید نیروی جاذبه قویHHتر از نیروهHHایجاذبHHHه دوقطHHHبی _ دوقطHHHبی بین مولکولهHHHای آنهHHHا برقHHHرار باشHHHد.

توجHHه شHHود، می تHHواناگر به ساختار الکترونی مولکولهای به موردهای مشترک بین آنها پی برد. این وجه اشتراک ، وجHHود دسHHت کم

اوربیتال هیبریدی ناپیونHHدییک پیوند کواالنسی با اتم هیدروژن و یک دو الکHHترونی اتم مرکHHزی بسHHیار الکترونگHHاتیو در هHHر یHHک از آنهاسHHت.

الکترونگHاتیوی بHاالیی دارنHد بHا هیHدروژن پیونHد کواالنسHیاتمهHای بشدت قطبی بوجود می آورند، بطوری که هیدروژن به میزان قابل توجهی

را پیHHدا می کنHHد. جفت الکHHترون ناپیونHHدی و قابHHلپروتHHونخصHHلت یHHک ، این امکHHان را پدیHHد می آورد کHHه اتمHواگHHذاری روی اتم الکترونگHHاتیو

را بHHه یکHHدیگرمولکولهیدروژن در نقش پل ، اتم هHHای الکترونگHHاتیو دو متصHHل کنHHد و نHHیروی جHHاذبه بین مولکHHولی بوجHHود می آیHHد کHHه بHHه پیونHHد

هیدروژنی مرسوم است.

13

خواص ترکیبات دارای پیوند کوواالنسی

ترکیبHHاتی کHHه مولکولهHHای آنهHHا از طریHHق پیونHHد هیHHدروژنی بHHه همHHدیگر باال ، بطور غیرعHHادی در دمHHاینقاط جوشپیوسته اند، عالوه بر دارا بودن

آنهHHا زیHHادگرانHHروی و آنتHHالپی ذوب ، آنتHHالپی تبخHHیر می شHHوند و ذوببHHاال است.

علت شناور بودن یخ

، منبسHHط می شHHود.انجماد روی آب شناور می ماند، زیHHرا بHHه هنگHHام یخ سبب این انبسHاط پیونHد هیHدروژنی میHان مولکول هHای خمیHده آب اسHت ساختار خمیده یا زاویه ای مولکول آب ناشHHی از آرایش چهHHار وجهی چهHHار

مولکول آب یک اتم است. ساختار زاویه ای الیه ظرفیتجفت الکترون در و پیوند هیدروژنی میان مولکولهای آب به آن معنی است که هHHر مولکHHول آب می تواند حHHداکثر بHHا چهHHار مولکHHول آب دیگHHر پیونHHد هیHHدروژنی داشHHتهباشHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHد. پس آب مHHHایع را می تHHHوان بHHHه صHHHورت خوشHHHه هایی از مولکولهHHHای آب تصورکرد، خوشHHه هایی کHHه بHHا پیونHHد هیHHدروژنی از مولکولهHHای آب سHHاخته شده اند و دائم در حال حرکتند. شمار مولکولهHHا در هHHر خوشHHه و سHHرعت

بستگی دارد. با سرد شدن آب ، مجموعه هHHایی ازدماحرکت خوشه ها به مولکولهای آب که بسرعت در حرکت اند، کند می شوند و در نقطه انجمHHاد بHHه یکHHدیگر قالب شHHده سHHاختمان سHHه بعHHدی منبسHHط شHHده ای را بوجHHود می آورند. این ساختمان گسترده تر موجب می شود کHHه تHHراکم یخ کمHHتر ازآب باشHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHد.

% انHHرژی پیونHHد های هیHHدروژنی را می شHHکند و15ذوب شدن یخ در حدود

14

این امر سبب فرو ریختن ساختار می شود. در نتیجه مایعی متراکم حاصلمی گردد.

چرا نقطه جوش آب باال است؟

خاصیت عجیب دیگر آب ، نقطه جوش نسبتا زیHHاد آن اسHHت. تقریبHHا تمHHام ترکیبHHHات هیHHHدروژن دار مجHHHاور اکسHHHیژن و اعضHHHای خHHHانواده آن یعHHHنی در دمHHای اتHHاق بHHه حHHالت گHHازی

در آیHHد،بخHHارهستند. اما آب مایع است. برای آنکه یک مولکول بHHه حHHالت باید انرژی جذب کند تا بتوانHHد خHHود را از قیHHد مولکولهHHای دیگHHر آزاد کنHHد. چون آب مایع با پیوند هیدروژنی بHHه صHHورت خوشHHه هایی از مولکول هHHا در می آید، برای شکسته شHHدن پیونHHد های هیHHدروژنی آن ، انHHرژی زیHHادی الزماسHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHت. امHHHا همHHHه پیونHHHدهای هیHHHدروژنی شکسHHHته نمی شHHHوند و خوشHHHه هایی از

درجه سانتیگراد هنوز وجHHود دارنHHد.1000مولکولهای آب حتی در نزدیکی وقتی آب گرم می شود، آشفتگی گرمایی پیوند هیHHدروژنی را می گسHHلد تHHا

، فقط جزء کوچکی از شمار پیوندهای هیدروژنی موجHHودبخار آبآنکه در در آب مایع یا جامد باقی می ماند. اگر پیوند محکم میان مولکولی از قبیHHل

خودجرم مولکولیپیوند هیدروژنی وجود نداشته باشد، مواد معموال بنا به بHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHه جHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHوش می آینHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHد. جرم های مولکولی بزرگتر برای جوش آمدن به دمHHای زیHHادتری نیازمندنHHد.

بزرگتر آسانتر و پیچیده می شوند وابرهای الکترونیعمدتا به این دلیل که بین مولکولی قویتر می شود. نیروهای الندناین امر ، منجر به

کاربردهای پیوند هیدروژنی

پیوندهای هیHHدروژنی در بسHHیاری از مHHواد یHHافت می شHHوند. پدیHHده هایی از قبیHHل از الیHHافپنبه ایچسHHبناک شHHدن آب نبHHات سHHفت ، دیرتHHر خشHHک شHHدن الیHHاف

بHHا نHHایلون ، ناهنجارهHHای ظHHاهری در مHHاهیت آب ،پوست ، نرم شHHدن نایلونی

15

.همگی ناشHHHHHHHHHHHHHHHی از همین پیونHHHHHHHHHHHHHHHدهای هیHHHHHHHHHHHHHHHدروژنی است پیوند هیدروژنی در تعیین ساختار و خHHواص مولکولهHHای سیسHHتم های زنHHده

و اجHHزایسHHاختار پروتئین هانقش اساسHHی دارد. اجHHزای مHHارپیچ آلفHHا در توسHHط پیونHHد هیHHدروژنی بهم می پیوندنHHد.DNAمارپیچ دوگانه در ساختار

سHHنتزتشHHکیل و گسسHHته شHHدن پیونHHدهای هیHHدروژنی در تقسHHیم یHHافتن و توسط آن دارای اهمیت اساسی استپروتئین ها

پیوند یونی پیوند یونی جاذبه ای است که بین یونهای مثبت و منفی وجود دارد و آنها را

بHHه هم نگHHه می دارد. این پیونHHد ناشHHی از انتقHHالسHHاختار بلHHوریندر یHHک الکترون بین اتم هاست

دید کلی

هستند که با طHHرحکاتیون و آنیونترکیبات یونی متشکل از تعداد زیادی

بوجHHود می آورنHHد. هHHربلورمعین هندسی در کنار هم قرار گرفته اند و یک بلور ، بHHه سHHبب جاذبه هHHای منفی HHH مثبت یونهHHا بHHه هم ، نگهداشHHته شHHده

یHHک تHHرکیب یHHونی نشHHانه سHHاده ترین نسHHبتفرمول شیمیاییاسHHت. یونهای مختلف برای به وجHHود آوردن بلHHوری اسHHت کHHه از نظHHر الکHHتریکی

خنثی باشد.

IonicBondپیوند یونی

16

یونماهیت

وقتی اتم ها به یون تبدیل می شHHوند، خHHواص آنهHHا شHHدیدا تغییرمیکنHHد. مثال در رنHHگ قرمHHز اسHHت. امHHا یونهHHایبHHرممجمHHوعه ای از مولکولهHHای

شHHامل اتم هHHایسدیمبلورماده مرکب هیچ دخHHالتی ندارنHHد. یHHک قطعHHه

بHHه شHHدت اثHHر می کنHHد. امHHاآبسدیم نرم است. خواص فلزی دارد و بHHر در آب پایدارنHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHد.یونهHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHای ، گازی سّمی به رنگ زرد مایل به سبزکلرمجموعه بزرگی از مولکولهای

مHواد مHرکب رنHگ ایجHاد نمی کننHد و سHّمیاست، ولی یونهای کلرید نیستند. به همین لحاظ است که یونهای سدیم و کلHHر را بHHه صHHورت نمHHک

ریخت.گوجHHه فHHرنگیطعام می تHHوان بHHدون تHHرس از واکنش شHHدید روی وقتی اتم ها به صورت یون در می آیند، ماهیت آنها آشکارا تغییر می کند

خواص مواد مرکب یونی

رس(((((((((((((((((((((((((((انایی الک(((((((((((((((((((((((((((تریکی : رسانایی الکتریکی مواد مرکب یونی مHHذاب بHHه این علت اسHHت کHHه

17

وقتی قطب هHHایی بHHا بHHار مخHHالف در این مHHواد مHHذاب قHHرار گHHیرد و برقرارشود، یونها آزادانه به حرکت در می آینHد. اینمیدان الکتریکی

حرکت یونها بار یا جریان را از یک جا به جای دیگHHر منتقHHل می کننHHد. در جسم جامد کHHه یونهHHا بی حرکت انHHد و نمی تواننHHد آزادانHHه حHHرکت

کنند، جسم خاصیت رسانای الکتریکی ندارد.

: س((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((ختی سختی مواد مرکب یونی به علت پیونHHد محکم میHHان یونهHHای بHHا بHHار مخالف است. برای پیونHHدهای قHHوی انHHرژی بسHHیاری الزم اسHHت تHHا یون هHHا از هم جHHدا شHHوند و امکHHان حHHرکت آزاد حHHالت مHHذاب را

بHHاال اسHHت کHHه خHHود ازنقطHHه جHHوشپیداکنند. انرژی زیاد به معHHنی ویژگی های مواد مرکب یونی است.

: ش(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((کنندگی مHواد مHرکب یHونی شHHکننده اند. زیHرا کHه سHHاختار جامHد آنهHا آرایHه

( را در نظHHرNaClمنظمی از یونهاست. مثال ساختار سHHدیم کلریHHد ) بگیرید. هرگاه یک سطح از یونهHا فقHط بHه فاصHله یHک یHون در هHر جهت جابجا شود، یونهایی که بار مشابه دارند درکنHHار یکHHدیگر قHHرار می گیرند و یکدیگر را دفع می کنند و چHHون جHHاذبه ای در کHHار نیسHHت بلHHور می شHHکند. سHHدیم کلریHHد را نمی تHHوان بHHا چکش کHHاری ، بHHه ورقه های نازک تبدیل کرد. بHا چHنین عملی بلHHور نمHک خHرد و از هم

پاشیده می شود.

گروههای حاوی پیوند یونی

(فلزات قلیایی )IAعناصرگروه ، Liیعنی Na ، K ، Rb ، Csهر یک به ترتیب یک الکترون بیشتر از ،

نجیب )گازهای ، He ، Kr ، Ne ، Ar ، Xeاین از یک هر اگر دارند. ) آرایش از دسHHت بدهنHHد، جHHزء باقیمانHHده الکHHترونفلHHزات از هHHر اتم یHHک

18

الکHترون یHک Li گHاز نجیب متنHاظر خHود را پیHدا می کنHد. مثال ، الکHترونی در آرایش حHHالت پایHHه دارد. از دسHHت دادن یHHک الکHHترون مHHوجبواالنس

کHHه فقHHط دوLi را پیداکنHHد. یHHک اتم He ساختار الکHHترونی Liمی شود که خواهHHHد داشHHHت.1 داشHHHته باشHHHد، بHHHار +پروتHHHونالکHHHترون و سHHHه

یHHا یHHک گHHروه از اتم هHHای بHHاردار ، ماننHHد گHHروهیHHک اتم بHHاردار ماننHHد

می گویند. یونرا سولفات

( فلزات قلیایی خاکی )IIAعناصر گروه mgهریک دو الکترون واالنس دارند. پس برای اینکHHه ، ca ، sr ، ba

ساختار گاز نجیب را به دست آورند اتم های هرعنصHHر بایHHد دو الکHHترون از دست بدهند. از دست رفتن دو الکترون موجب می شود که دو پروتHHون در

خواهHد داشHت. بHرای جHدا2 خنثی نشده بماند. پس هر یHون بHار +هسته شدن سومین الکترون الزم است جفت الکترونهای تHHراز اصHHلی بHHا انHHرژی پHHایین تر شکسHHته شHHود. این امHHر انHHرژی زیHHادتری می خواهHHد. جداشHHدن الکترونها از فلزات و تشکیل یونهHHای مثبت حاصHHل از آنهHHا را می تHHوان بHHهراههHHHHHHHHHHHHHHHHای مختلHHHHHHHHHHHHHHHHف ترسHHHHHHHHHHHHHHHHیم کHHHHHHHHHHHHHHHHرد.

معین جداشدن الکترونهای بعدی بHHهاتمپس جدا شدن یک الکترون از یک ترتیب مشHHکلتر می شHHود. زیHHرا بHHا از دسHHت رفتن هHر الکHترون بHار مHHؤثر زیادتری می شود و الکترونهای باقیمانده را محکمHHتر نگHHاه می دارد. بطHHور خالصه یونهای مثبت وقتی تشکیل می شوند که اتم های فلزی یک الکHHترون

( به اتم هHHایIIIA( و یا سه الکترون )گروهIIA ( دو الکترون )گروهIA)گروه غیر فلزی می دهنHHد. یونهHای حاصHل آرایش الکHHترونی یکسHHان بHا یHHک گHاز

نجیب دارند.

( هالوژنها )VIIAعناصر گروه یونهای مثبت در حضور یونهای منفی پایدار می شوند. خنثی شدن بار ، هر دو نوع یون را پایدار می کند. یونهای منفی پایدار ، از اتم هایی که شش یHHا هفت الکترون واالنس دارند، تولید می شوند. اینگونه اتم ها آنقدر الکHHترون

19

بدست می آورند تHHا سHHاختار گHHاز نجیب را پیHHدا کننHHد. مثال اتم هHHای عناصHHر )هالوژن هHHا( هفت الکHHترون واالنس دارنHHد و هHHر یHHک ، یHHکVIIAگHHروه

الکHHترون می خواهنHHد تHHا آرایش الکHHترونی یHHک گHHاز نجیب را پیHHدا کننHHد.، Fاگر اتم های Cl ، Br ، IایHد، یونهHHهر یک ، یک الکترون بدست آورن

بHHHHه تHHHHرتیب آرایش الکHHHHترونی، ، ، حاصHHHHل یعHHHHنی را خواهند داشت.

( اکسیژن )گروه VIAعناص گروه برای رسیدن به ساختار الکترونی یک گاز نجیب(VIA Hاتم عناصر )

هریک دو الکترون نیاز دارند. اضافه شدن دو الکHHترون بHHه هHHر اتم ، سHHبب ، ماننHHدغیرفلزاتمی شود. روند به دست آوردن الکترون توسط تولید

از دسHHت دادن الکHHترون توسHHط فلHHزات را می تHHوان بHHه راههHHای متفHHاوت فلHHزاتترسیم کرد. بطور خالصه غیرفلزات یک ، دو ، یHHا سHHه الکHHترون از

می گیرنHHHHHHHHHHHHHد و یHHHHHHHHHHHHHون منفی ایجHHHHHHHHHHHHHاد می کننHHHHHHHHHHHHHد. این یونهHHای منفی همگی الکترونهHHای واالنس جفت شHHده و آرایش هشHHت

الکترونی پایدار گازهای نجیب را دارند.

فرمول شیمیایی مواد مرکب یونی

فرمول شیمیایی یک ماده مرکب از لحاظ الکHHتریکی خنHHثی اسHHت. خنHHثی بHHودن الکتریکی مستلزم آن است که شمار بارهای مثبت و منفی در بلور ماده مرکب

+ وAl^3بHرای دو یHون ، سHه یHون بHرای هHر برابر باشHند. دو با جاذبه الکتریکی میHHان بارهHHای یونهای بلور نمک طعامالی آخر. در

مخHHHHHHHHHالف ، در جHHHHHHHHHای خHHHHHHHHHود نگHHHHHHHHHاه داشHHHHHHHHHته شHHHHHHHHHده اند. عالوه بر این ، برای خنثی بودن این ماده مرکب بایHHد نسHHبت یونهHHای سHHدیم بHHه

خواهHHد باشد. در این صورت ساده ترین فرمول آن 1 به 1یونهای کلرید هر یون سدیم با هر شش یون کلرید اطراف آنبود. در ساختار بلورین

جذب می شود. به همین طریق هر یون کلرید با هر شش یون سدیم اطراف آنجHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHذب می شHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHود.

20

در ساختارهای یونی هیچ مولکول تک اتمی وجود نHدارد، یعHنی هیچ یHون خاصHی .وجود ندارد که منحصرا به یک یون دیگر بپیوندد

21