קשר מימן – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
ויקישיתוף בשורה |
מ ניסוח |
||
שורה 1:
[[קובץ:Kevlar chemical structure H-bonds.png|שמאל|ממוזער|300px|קשרי מימן (מקווקווים) בין שתי שרשראות של ה[[פולימר]] קבלר]]
'''קשר מימן''', או '''גשר מימן''', הוא
==היווצרות הקשר==
[[קובץ:Hydrogen-bonding-in-water-2D.png|ממוזער|שמאל|הקשר בין דיפולים של שני מולקולות באמצעות קשרי מימן]]
אטום המימן מאוד לא יציב ותמיד שואף להתחבר ולהיות בתוך מולקולה שכן ערך ה[[אלקטרושליליות]] שלו היא 2.1. לפי [[לינוס פאולינג|פאולינג]] אטום החמצן יחבור לאטום עם ערך אלקטרושליליות גבוה משלו בהפרש של מעל 0.8. לפיכך ישנם רק את שלושת אטומים, חמצן, חנקן ופלואור. אלו אטומים [[אל מתכות]] בעלי מסה נמוכה שכאשר יוצרים קשרים מותרים [[אלקטרונים בלתי קושרים|זוג גלמוד]] המאפשר למבנה הדיפולים שקושר בניהם לבין מולקולה אחרת בעלת מימן.
בתוך המולקולה למשל <math>H_2O</math>, המימן מאבד את [[אלקטרון|אלקטרונים]] חלקית לטובת אטום אחר, בעל אלקטרושליליות גבוהה יותר, בתוך המולקולה עצמה. לפיכך נוצרת [[קוטביות]] בתוך המולקולה עצמה כאשר המימן בעל הדיפול החיובי ואילו החמצן בעל דיפול שלילי. בשל גודלו הקטן של המימן נוצר מטען חיובי צפוף וחזק אשר יתרם לקשר מימן.
במולקולה אחרת, נניח <math>H_2O</math> אחרת, אטום החמצן יוצר סביבו דיפול שלילי חזק אשר יוצר קשר עם הדיפול החיובי של מולקולת המים.
הדוגמה הנפוצה ביותר להשפעתו של הקשר המימני מצויה ב[[מים]]. מים מורכבים מאטום חמצן (בעל אלקטרושליליות 3.5), ובו שני זוגות של אלקטרונים חופשיים, ומשני אטומי מימן. לפיכך כל מולקולת מים יכולה ליצור ארבעה קשרים מימניים, במבנה המכונה [[ארבעון|טטראהדר]] (ארבעון בעברית).▼
כאשר המים במצב נוזלי, נוצרים וניתקים בכל רגע קשרי מימן בין המולקולות. קשרים אלו מחזקים את הזיקה בין מולקולות המים, אך אינם חזקים דיים על מנת לקבע את המולקולות במקומן. עם הירידה בטמפרטורה, מולקולות המים הופכות צפופות יותר ויותר, ובטמפרטורה של כ-4 מעלות צלזיוס הן מגיעות לשיא צפיפותן. עם זאת, כשהטמפרטורה ממשיכה לרדת, איטיות תנועתן של המולקולות גורמת לכך שארבעת קשרי המימן הופכים יציבים יותר ומרחיקים את המולקולות זו מזו. לבסוף, ב[[קיפאון]], כל ארבעת קשרי המימן של מולקולת המים עם שכנותיה מתייצבים ונוצר מבנה טטראהדרלי. ארבעת הקשרים היציבים מקבעים את המולקולות במרחק הרב ביותר זו מזו ולכן, במצב מוצק - [[קרח]] - מולקולות המים פחות צפופות מאשר במצב נוזלי וזו הסיבה לכך ש[[קרחון|קרחונים]] צפים על פני המים. תופעה זו ידועה כ[[האנומליה של המים|אנומליה של המים]]. ▼
==מולקולת המים==
ההשערה היא שללא קשרי מימן היו מים [[רתיחה|רותחים]] ב[[טמפרטורה]] של 90- מעלות [[צלזיוס]], אך קיום קשרי המימן במים גורם לעלייה של 190 מעלות בטמפרטורת הרתיחה (ולכן הם רותחים ב-100 מעלות צלזיוס). טמפרטורת הרתיחה הגבוהה הזו קיימת בשל הצורך להשקיע אנרגיה נוספת לשם ניתוק קשרי המימן. מאפיין זה קיים בתרכובות מימניות נוספות כגון [[אמוניה]] (NH<sub>3</sub>) ומימן פלואורי (HF).▼
▲הדוגמה הנפוצה ביותר להשפעתו של הקשר המימני מצויה ב[[מים]]. מים מורכבים מאטום חמצן (בעל אלקטרושליליות 3.5), ובו שני זוגות של אלקטרונים חופשיים, ומשני אטומי מימן.
▲כאשר המים במצב נוזלי,
== ראו גם ==▼
ארבעת הקשרים היציבים מקבעים את המולקולות במרחק הרב ביותר זו מזו ולכן, במצב מוצק, [[קרח]], מולקולות המים פחות צפופות מאשר במצב נוזלי וזו הסיבה לכך ש[[קרחון|קרחונים]] צפים על פני המים. תופעה זו ידועה כ[[האנומליה של המים|אנומליה של המים]].
* [[קשרי ואן דר ואלס]]▼
==חשיבות==
===הגדלת נקודת הרתיחה===
▲קשרי מימן מגדלים את נקודת הרתיחה מאחר ויש קושי רב יותר לנתק את הקשר. ההשערה היא שללא קשרי מימן היו מים [[רתיחה|רותחים]] ב[[טמפרטורה]] של 90- מעלות [[צלזיוס]], אך קיום קשרי המימן במים גורם לעלייה של 190 מעלות בטמפרטורת הרתיחה (ולכן הם רותחים ב-100 מעלות צלזיוס). טמפרטורת הרתיחה הגבוהה הזו קיימת בשל הצורך להשקיע אנרגיה נוספת לשם ניתוק קשרי המימן. מאפיין זה קיים בתרכובות מימניות נוספות כגון [[אמוניה]] (NH<sub>3</sub>)
===התמוססות במים===
[[הידרופיליות|הידרופיליות]] היא היכולת של מולקולה להקשר למים באמצעות קשרי מימן. אטום שאבד אלקטרון הוא אם כן הידרופילי. בנוסף, מאחר ומולקולת המים היא קוטבית, ה[[מסיסות]] של מולקולה גדלה ככל שהיא יותר קוטבית בעצמה.
▲== ראו גם ==
▲* [[קשרי ואן דר ואלס]]
* [[הידרוקסיד]]
* [[הידרוניום]]
== קישורים חיצוניים ==
{{ויקישיתוף בשורה}}
{{מיזמים|ויקיספר|[[כימיה לבגרות/קשרים בין מולקולאריים|קשרים בין מולקולאריים]]}}
* [http://www.northland.cc.mn.us/biology/Biology1111/animations/hydrogenbonds.html סרטון על קשרי המימן במים]
* דוידסון אונליין - מאגר מדע: [http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/chemistry/%D7%A7%D7%A9%D7%A8%D7%99-%D7%9E%D7%99%D7%9E%D7%9F קשרי מימן] סרטון עם הסברים.
| |||