Δεσμός υδρογόνου σε πολυμερή

Στα πολυμερή, τα άτομα συνδέονται με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς που ονομάζονται πρωτογενείς δυνάμεις. Σχηματίζονται μακριές ή κοντές πολυμερείς αλυσίδες ανάλογα με την έκταση του ομοιοπολικού δεσμού στο πολυμερές. Οι πρωτεύουσες δυνάμεις μπορούν επίσης να ενώσουν τις πολυμερείς αλυσίδες σε διαφορετικά σημεία. τέτοιες συνδέσεις ονομάζονται διασύνδεση. Ως αποτέλεσμα, τα μόρια πολυμερούς δεν μπορούν να γλιστρήσουν το ένα πάνω στο άλλο τόσο εύκολα. Αυτό κάνει τα υλικά πιο άκαμπτα και λιγότερο εύκαμπτα. Η διασταυρούμενη σύνδεση παράγει πολυμερή υψηλής τήξης. Το βουλκανισμένο καουτσούκ έχει διασταυρώσεις ατόμων θείου. Είναι σκληρό αλλά εύκαμπτο και χρησιμοποιείται για την κατασκευή ελαστικών. Τα μόρια του πολυμερούς συγκρατούνται μεταξύ τους με ασθενείς δευτερεύουσες δυνάμεις:δυνάμεις van der waals, δεσμούς υδρογόνου και αλληλεπιδράσεις διπόλου-διπόλου. Αυτές οι διαμοριακές δυνάμεις εκτείνονται σε όλη την αλυσίδα του πολυμερούς με αποτέλεσμα ένα σημαντικό συνδυασμένο αποτέλεσμα.

Δεσμός υδρογόνου σε πολυμερή (H-bonding) Έννοια

Ένας δεσμός υδρογόνου μπορεί να οριστεί ως ο δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ ενός άκρως ηλεκτραρνητικού ατόμου (όπως φθόριο, οξυγόνο, άζωτο, μερικές φορές χλώριο) και ενός ατόμου υδρογόνου. Το θετικό άκρο ενός μορίου έλκει το αρνητικό άκρο ενός άλλου μορίου. Ένας ασθενής δεσμός σχηματίζεται μεταξύ των δύο που ονομάζεται Δεσμός Υδρογόνου λόγω αυτής της ηλεκτροστατικής έλξης.

Ένα άτομο Η συνδέεται με δύο ταυτόχρονα ηλεκτραρνητικά άτομα, ένα με υδρογόνο και ένα άλλο με ομοιοπολικούς δεσμούς. Ως εκ τούτου, λέγεται ότι σχηματίζει μια γέφυρα υδρογόνου.

Συνθήκες για δεσμούς υδρογόνου σε πολυμερή

1. Τα μόρια πρέπει να περιέχουν ένα άκρως ηλεκτραρνητικό άτομο και να συνδέονται με το άτομο Η.
2. Το ηλεκτραρνητικό άτομο πρέπει να είναι μικρότερο σε μέγεθος.
3. Επομένως, μόνο άτομα φθορίου, οξυγόνου και αζώτου μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου, καθώς αυτά τα άτομα είναι μικρά σε μέγεθος και έχουν εξαιρετικά ηλεκτραρνητικές ιδιότητες.

Τύποι δεσμών υδρογόνου

Διαμοριακός δεσμός υδρογόνου

Όταν ο δεσμός υδρογόνου συμβαίνει μεταξύ διαφορετικών τύπων μορίων, είτε από τις ίδιες είτε από διαφορετικές ενώσεις, ονομάζεται διαμοριακός δεσμός, για παράδειγμα, υδροφθόριο, νερό, αμμωνία.

Στο H2O, ένα μόριο (H2O) περιβάλλεται από τέσσερα άλλα μόρια νερού και το οξυγόνο ενώνεται με τέσσερις δεσμούς, δύο δεσμούς υδρογόνου και δύο ομοιοπολικούς δεσμούς.

Ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου

Ο δεσμός των ατόμων υδρογόνου μέσα σε ένα συγκεκριμένο μόριο είναι ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου, για παράδειγμα, το σαλικυλικό οξύ.

Προϋποθέσεις για ενδομοριακό δεσμό υδρογόνου:

1. Τα μόρια πρέπει να περιέχουν 02 ομάδες έτσι ώστε μία από τις ομάδες να περιέχει άτομα Η συνδεδεμένα με ένα πιο ηλεκτραρνητικό άτομο. Ταυτόχρονα, η άλλη ομάδα πρέπει επίσης να περιέχει ένα άκρως ηλεκτραρνητικό άτομο και να συνδέεται περαιτέρω με ένα ηλεκτραρνητικό άτομο που είναι λιγότερο αντιδραστικό, για παράδειγμα, ορθο-νιτροφαινόλη.
2. Το μόριο πρέπει να είναι επίπεδο.
3. Ο δεσμός υδρογόνου θα πρέπει να οδηγήσει στο σχηματισμό είτε ενός πενταμελούς ή εξαμελούς δακτυλίου, συμπεριλαμβανομένου του ατόμου Η.

Εφαρμογές του δεσμού υδρογόνου

1. Το H2O υπάρχει με τη μορφή υγρού, αλλά το H2S υπάρχει με τη μορφή αερίου (αν και το οξυγόνο και το θείο ανήκουν στην ίδια ομάδα:16)
2. Στο H2O, ένα μόριο νερού περιβάλλεται από τέσσερα άλλα μόρια νερού με δεσμούς υδρογόνου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει με τη μορφή υγρού, ενώ η δύναμη van der waals (αδύναμη) εμφανίζεται μεταξύ δύο μορίων H2S. Επομένως, το H2S είναι αέριο.
3. Το HF υπάρχει σε μορφή υγρού λόγω του δεσμού υδρογόνου.
4. Το HCl και το HBr υπάρχουν με τη μορφή αερίων λόγω της απουσίας δεσμών υδρογόνου.
5. Οι αλκοόλες χαμηλής συγκέντρωσης είναι διαλυτές στο νερό λόγω δεσμών υδρογόνου.
6. Η αμμωνία (NH3) είναι διαλυτή στο νερό λόγω των δεσμών υδρογόνου.
7. Στο DNA, υπάρχει δεσμός Η μεταξύ των βάσεων.
8. Ιξώδες:Ο μεγαλύτερος δεσμός H οδηγεί σε υψηλότερο δεσμό μεταξύ μορίων, για παράδειγμα, γλυκερίνης.
9. Οι δομές άλφα (α ) ελικοειδούς και βήτα (β) φύλλου της πρωτεΐνης είναι σταθερές λόγω του δεσμού υδρογόνου.

Οι μηχανικές ιδιότητες των πολυμερών, όπως η σκληρότητα, η αντοχή σε εφελκυσμό, η ελαστικότητα και το σημείο τήξης κ.λπ., εξαρτώνται από τις διαμοριακές δυνάμεις μεταξύ των μορίων του πολυμερούς. Τα πολυμερή μακράς αλυσίδας έχουν ισχυρότερες δευτερεύουσες δυνάμεις από τα μικρότερα. Έτσι φτιάχνουν ισχυρά υλικά. Για παράδειγμα, οι δευτερεύουσες δυνάμεις που λειτουργούν στο πολυαιθυλένιο είναι μόνο οι δυνάμεις van der waals, αλλά το μέγεθός τους είναι τόσο μεγάλο που το πολυαιθυλένιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή αλεξίσφαιρων μπουφάν.

Συμπέρασμα

Ο δεσμός υδρογόνου είναι γνωστό ότι εξηγεί διαφορετικά φαινόμενα στις ενώσεις. Οι δύο τύποι δεσμών υδρογόνου - ο διαμοριακός δεσμός υδρογόνου και ο ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου εξηγούν τον τύπο του μορίου που εμπλέκεται σε μια συγκεκριμένη ένωση. Λόγω της παρουσίας ενδομοριακού δεσμού υδρογόνου, τα μη πολικά μόρια έχουν χαμηλότερο σημείο βρασμού σε σύγκριση με τα πολικά μόρια. Το νερό και οι οργανικές ενώσεις με δεσμούς υδρογόνου είναι γνωστό ότι έχουν μικρή διαλυτότητα. .