وندروالس در مقابل پیوندهای هیدروژنی
نیروهای واندروالس و پیوندهای هیدروژنی جاذبه های بین مولکولی بین مولکول ها هستند. برخی از نیروهای بین مولکولی قوی تر و برخی ضعیف هستند. این پیوندها رفتار مولکول ها را تعیین می کنند.
نیروهای واندروالس
برای یک جاذبه بین مولکولی، باید یک جداسازی بار وجود داشته باشد. برخی از مولکول های متقارن مانند H2، Cl2 وجود دارند که در آنها هیچ گونه جداسازی بار وجود ندارد. با این حال، الکترون ها به طور مداوم در این مولکول ها در حال حرکت هستند. بنابراین، اگر الکترون به سمت یک انتهای مولکول حرکت کند، می‌تواند فوراً در داخل مولکول جدا شود.انتهای الکترون به طور موقت دارای بار منفی است، در حالی که انتهای دیگر دارای بار مثبت است. این دوقطبی های موقتی می توانند یک دوقطبی را در مولکول مجاور القا کنند و پس از آن، برهمکنشی بین قطب های متضاد ممکن است رخ دهد. این نوع برهمکنش به عنوان یک برهمکنش دوقطبی القایی از دوقطبی شناخته می شود. علاوه بر این، برهمکنش هایی بین یک دوقطبی دائمی و یک دوقطبی القایی یا بین دو دوقطبی دائمی وجود دارد. همه این برهمکنش های بین مولکولی به عنوان نیروهای واندروالس شناخته می شوند.
پیوندهای هیدروژنی
وقتی هیدروژن به یک اتم الکترونگاتیو مانند فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن متصل می شود، یک پیوند قطبی ایجاد می شود. به دلیل الکترونگاتیوی، الکترون های پیوند بیشتر به اتم الکترونگاتیو جذب می شوند تا اتم هیدروژن. بنابراین، اتم هیدروژن تا حدی بار مثبت دریافت می کند، در حالی که اتم الکترونگاتیو تا حدی بار منفی دریافت می کند. هنگامی که دو مولکول دارای این جدایی بار نزدیک باشند، بین هیدروژن و اتم با بار منفی نیروی جاذبه وجود خواهد داشت.این جاذبه به پیوند هیدروژنی معروف است. پیوندهای هیدروژنی نسبتا قوی تر از سایر برهمکنش های دوقطبی هستند و رفتار مولکولی را تعیین می کنند. به عنوان مثال، مولکول های آب دارای پیوند هیدروژنی بین مولکولی هستند. یک مولکول آب می تواند چهار پیوند هیدروژنی با مولکول آب دیگر ایجاد کند. از آنجایی که اکسیژن دو جفت تنها دارد، می تواند دو پیوند هیدروژنی با هیدروژن با بار مثبت ایجاد کند. سپس دو مولکول آب را می توان به عنوان یک دایمر شناخته شد. هر مولکول آب به دلیل قابلیت پیوند هیدروژنی می تواند با چهار مولکول دیگر پیوند برقرار کند. این منجر به نقطه جوش بالاتر برای آب می شود، حتی اگر یک مولکول آب وزن مولکولی کمی داشته باشد. بنابراین، انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوندهای هیدروژنی زمانی که به فاز گاز می روند، زیاد است. علاوه بر این، پیوندهای هیدروژنی ساختار کریستالی یخ را تعیین می کنند. آرایش منحصر به فرد شبکه یخی به شناور شدن آن بر روی آب کمک می کند و از این رو از آبزیان در فصل زمستان محافظت می کند. به غیر از این، پیوند هیدروژنی نقشی حیاتی در سیستم های بیولوژیکی ایفا می کند.ساختار سه بعدی پروتئین ها و DNA تنها بر پایه پیوندهای هیدروژنی است. پیوندهای هیدروژنی را می توان با حرارت و نیروهای مکانیکی از بین برد.
تفاوت بین نیروهای واندروالس و پیوندهای هیدروژنی چیست؟
• پیوندهای هیدروژنی بین هیدروژن، که به یک اتم الکترونگاتیو و یک اتم الکترونگاتیو مولکول دیگر متصل است، رخ می دهد. این اتم الکترونگاتیو می تواند فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن باشد.
• نیروهای واندروالس می توانند بین دو دوقطبی دائمی، دوقطبی ناشی از دوقطبی یا دو دوقطبی القایی رخ دهند.
• برای انجام نیروهای واندروالسی، مولکول لزوماً نباید دوقطبی داشته باشد، بلکه پیوند هیدروژنی بین دو دوقطبی دائمی انجام می شود.
• پیوندهای هیدروژنی بسیار قوی تر از نیروهای واندروالس هستند.
