المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10578 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Hydrogen Bonding  
  
1266   04:34 مساءً   date: 12-7-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............

Hydrogen Bonding

The most powerful intermolecular force influencing neutral (uncharged) molecules is the hydrogen bond. If we compare the boiling points of methane (CH4) -161ºC, ammonia (NH3) -33ºC, water (H2O) 100ºC and hydrogen fluoride (HF) 19ºC, we see a greater variation for these similar sized molecules than expected from the data presented above for polar compounds. This is shown graphically in the following chart. Most of the simple hydrides of group IV, V, VI & VII elements display the expected rise in boiling point with molecular mass, but the hydrides of the most electronegative elements (nitrogen, oxygen and fluorine) have abnormally high boiling points for their mass.

The exceptionally strong dipole-dipole attractions that cause this behavior are called the hydrogen bond. Hydrogen forms polar covalent bonds to more electronegative atoms such as oxygen, and because a hydrogen atom is quite small, the positive end of the bond dipole (the hydrogen) can approach neighboring nucleophilic or basic sites more closely than can other polar bonds. Coulombic forces are inversely proportional to the sixth power of the distance between dipoles, making these interactions relatively strong, although they are still weak (ca. 4 to 5 kcal per mole) compared with most covalent bonds. The unique properties of water are largely due to the strong hydrogen bonding that occurs between its molecules. In the following diagram the hydrogen bonds are depicted as magenta dashed lines.

The molecule providing a polar hydrogen for a hydrogen bond is called a donor. The molecule that provides the electron rich site to which the hydrogen is attracted is called an acceptor. Water and alcohols may serve as both donors and acceptors, whereas ethers, aldehydes, ketones and esters can function only as acceptors. Similarly, primary and secondary amines are both donors and acceptors, but tertiary amines function only as acceptors. Once you are able to recognize compounds that can exhibit intermolecular hydrogen bonding, the relatively high boiling points they exhibit become understandable. The data in the following table serve to illustrate this point.

Compound

Formula

Mol. Wt.

Boiling Point

Melting Point

dimethyl ether

CH3OCH3

46

–24ºC

–138ºC

ethanol

CH3CH2OH

46

78ºC

–130ºC

propanol

CH3(CH2)2OH

60

98ºC

–127ºC

diethyl ether

(CH3CH2)2O

74

34ºC

–116ºC

propyl amine

CH3(CH2)2NH2

59

48ºC

–83ºC

methylaminoethane

CH3CH2NHCH3

59

37ºC

 

trimethylamine

(CH3)3N

59

3ºC

–117ºC

ethylene glycol

HOCH2CH2OH

62

197ºC

–13ºC

acetic acid

CH3CO2H

60

118ºC

17ºC

ethylene diamine

H2NCH2CH2NH2

60

118ºC

8.5ºC

 

Alcohols boil considerably higher than comparably sized ethers (first two entries), and isomeric 1º, 2º & 3º-amines, respectively, show decreasing boiling points, with the two hydrogen bonding isomers being substantially higher boiling than the 3º-amine (entries 5 to 7). Also, O–H---O hydrogen bonds are clearly stronger than N–H---N hydrogen bonds, as we see by comparing propanol with the amines. As expected, the presence of two hydrogen bonding functions in a compound raises the boiling point even further. Acetic acid (the ninth entry) is an interesting case.

  A dimeric species, shown on the right, held together by two hydrogen bonds is a major component of the liquid state. If this is an accurate representation of the composition of this compound then we would expect its boiling point to be equivalent to that of a C4H8O4 compound (formula weight = 120). A suitable approximation of such a compound is found in tetramethoxymethane, (CH3O)4C, which is actually a bit larger (formula weight = 136) and has a boiling point of 114ºC. Thus, the dimeric hydrogen bonded structure appears to be a good representation of acetic acid in the condensed state.

A related principle is worth noting at this point. Although the hydrogen bond is relatively weak (ca. 4 to 5 kcal per mole), when several such bonds exist the resulting structure can be quite robust. The hydrogen bonds between cellulose fibers confer great strength to wood and related materials.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .