تبلیغات
مهندسی پلیمر(polymer engineering) - توجیه خواص ویژه آب با پیوند هیدروژنی
چهارشنبه 14 فروردین 1392

توجیه خواص ویژه آب با پیوند هیدروژنی

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

توجیه خواص ویژه آب با پیوند هیدروژنی

مولكول آب از یك اتم اكسیژن و دو اتم هیدروژن تشكیل شده است و دارای ساختمانی خمیده می‌باشد. خواص غیر عادی آب حاكی از آن است كه در این مولكول یك نوع نیروی بین مولكولی قوی وجود دارد. این نیروی قوی ، جاذبه میان H از یك مولكول آب و اكسیژن از مولكول دیگر می‌باشد و به پیوند هیروژنی موسوم است.

اختلاف الكترونگاتیوی میان O و H به اندازه ایست كه ابر الكترونی در H2O (و مولكولهای مشابه مانند NH3 , NF) از هیدروژن به طرف اكسیژن جابجا می‌شود و هیدروژن در تاثیر متقابل با مولكولهای مجاور تقریبا مانند یك پروتون عمل می‌كند. اندازه كوچك هیدروژن باعث می‌شود كه اتم اكسیژن از مولكول مجاور به آن نزدیك شده و پیوندی میان آنها ایجاد شود. نكته مهم این است كه پیوند هیدروژنی فقط بین H و اكسیژن و نیتروژن و فلوئور ایجاد می‌شود. خواص غیر عادی آب با پیوند هیدروژنی توجیه می‌شود.

خواص ویژه آب

بالابودن گرمای ویژه آب

بالا بودن گرمای ویژه آب نسبت به دیگر مایعات و جامدات نشان دهنده مقدار بالای انرژی لازم برای شكستن پیوندهای هیدروژنی آب است. تعداد پیوندهای هیدروژنی با افزایش دما كم می‌شود ولی حتی تا 100 درجه آن قدر پیوند هیدروژنی موجود است تا باعث شود گرمای تبخیر آب در مقایسه با سایر مایعات بالاتر باشد (540cal/gr). همان گونه كه اشاره شد این خاصیت آب سبب شده است كه آب نقش تنظیم كننده حرارتی داشته باشد و جهان را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ كند.

بالا بودن گرمای تبخیر آب به مقدار زیادی باعث ثابت ماندن دمای بدن در محدوده كم می‌شود. مقدار زیادی از گرمای حاصل از سوخت و ساز بدن از طریق تبخیر سطحی آب از میان روزنه‌های پوست خارج می‌شود.

افزایش حجم آب هنگام انجماد

هنگام انجماد آب مولكولهای H2O در یك شش ضلعی باز قرار می‌گیرند هر اتم اكسیژن در بلور یخ به 4 هیدروژن وصل می‌شود كه با 2 اتم هیدروژن پیوند كووالانسی معمولی و با دوتای دیگر پیوند هیدروژنی تشكیل می‌دهد. بالا بودن نسبت فضای خالی در ساختمان یخ باعث كمتر شدن تراكم آن نسبت به آب می‌شود. افزایش حجم باعث كاهش چگالی آب می‌شود. سرد شدن آب تا زیر 4 درجه باعث كاهش تدریجی چگالی آب می‌شود و این نشان می‌دهد كه در نقطه انجماد آب انتقال از یك ساختمان مولكولی فشرده و بسته به یك ساختمان باز به طور ناگهانی صورت نمی‌گیرد بلكه به تدریج و در گستره دما انجام می‌شود.

با كاهش دما مولكولهای بیشتری به شكل ساختمان یخ می‌پیوندند و در دمای زیر 4 درجه تبدیل به ساختمان باز بر انقباض حاصل از سرد كردن غلبه كرده و با پایین آمدن دما به سمت 0 درجه آب منبسط می‌شود. انبساط آب به هنگام انجماد هم اثرات مفید و هم اثرات مضری دارد. انجماد آب در بافتهای گیاهی و جانوری باعث تخریب دیواره سلولی در اثر انبساط می‌شود. اما همین فرایند انبساط در اثر یخ زدن آب در حفره‌های سنگها و صخره‌ها باعث شكستن سنگها شده و ایجاد خاكهای حاصلخیز می‌كند.

دانسیته آب

تغییر دانسیته آب با دما كه این تغییر در 4 درجه به حداكثر مقدار خود می‌رسد در ناحیه‌هایی كه آب و هوای زمستانی دارند اهمیت فراوانی دارد با پائین آمدن دمای هوا لایه‌های متراكم‌تر آب در سطح دریاچه به كف آن جابجا می‌شوند و در این فرایند گردشی اكسیژن و مواد غذایی تقریبا بطور یكنواخت به تمام قسمتهای دریاچه می‌رسد.

بعد از رسیدن به حالت پایدار دمای قسمت زیرین آب به 4 درجه می‌رسد و باعث می‌شود تا جانوران آبزی در زمستان به زندگی خود ادامه دهند. از طرف دیگر كم بودن دانسیته یخ نسبت به آب باعث شناور شدن یخ در سطح آب می‌شود. اگر یخ سنگین‌تر از آب بود آب كف دریاها و رودخانه‌ها یكپارچه منجمد می‌شد و عواقب خطرناكی برای آبزیان در پی داشت.

كشش سطحی

پیوند هیدروژنی بین مولكولهای آب باعث تشكیل غشای نسبتا محكمی در سطح آن می‌نمایند كه در نتیجه باعث می‌شود كه یك سوزن یا تیغ بر روی آب بماند یا برخی حشرات در سطح آب راه روند همچنین این خاصیت باعث بالا رفتن آب از لوله‌های موئین می‌شود. كشش سطحی آب با افزایش دما به دلیل كم شدن پیوندهای هیدروژنی كاهش می‌یابد.

خاصیت تر كنندگی

اگر نیروهای ما بین مولكولی مایع كمتر از نیروی متقابل بین مایع و یك جسم جامد باشد مایع در سطح جامد پخش می‌شود كه خاصیت تر كنندگی نام دارد. ایجاد سطح مقعر بر آب موجود در لوله‌های نازك با توجه به پدیده تر كردن توجیه می‌شود. خاصیت تر كنندگی آب باعث استفاده از آن در شستشو می‌شود. دمای بالا و شوینده‌ها خاصیت تر كنندگی آب را بالا می‌برند.

قطبیت

قطبیت آب به دلیل اختلاف الكترونگاتیوی بین اتمهای اكسیژن و هیدروژن می‌باشد.

استفاده از آب به عنوان حلال

آب به دلیل ثابت دی‌الكتریك بالا و همچنین داشتن قطبیت تركیبات یونی را در خود حل می‌كند. ثابت دی‌الكتریك بالای آب باعث كاهش نیروی جاذبه میان یونها می‌شود. در نتیجه احتمال تركیب مجدد آنها و خارج شدن به صورت رسوب را كم می‌كند. آب از معدود مایعاتی است كه می‌تواند در دمای اتاق مقدار زیادی از تركیبات یونی را در خود حل كند. همچنین آب مواد مولكولی مانند متانول ، آمونیاك ، اوره و … را كه می توانند با آب پیوند هیدروژنی برقرار كنند هم در خود حل می‌كند.


https://libradatorrey.wordpress.com/2015/06/21/how-to-treat-hammer-toes-at-home
سه شنبه 10 مرداد 1396 03:23 ق.ظ
It's going to be finish of mine day, but before finish
I am reading this wonderful piece of writing to improve my know-how.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر