קשרי מימן


קשרי מימן

קשרי מימן

בשיעור אינטראקציות בין-מולקולריות ציינו שישנם שני סוגים של אינטראקציות בין-מולקולריות: אינטראקציות ואן דר ואלס וקשרי מימן. דנו באינטראקציות ואן דר ואלס, בגורמים המשפיעים עליהן ובהשפעת חוזק האינטראקציות בין המולקולות על טמפרטורת ההיתוך והרתיחה של החומרים.

ישנם חומרים מולקולריים שבין המולקולות שלהם, בנוסף לאינטראקציות ואן דר ואלס, ישנן אינטראקציות בין-מולקולריות נוספות. בחלק מהמקרים, אינטראקציות אלו חזקות הרבה יותר מאינטראקציות ואן דר ואלס, כך שניתן להזניח את קיומן ואת השפעתן של אינטראקציות ואן דר ואלס.

אינטראקציות אלה מכונות קשרי מימן.

בהמשך נסביר, בקצרה, מדוע כוחות המשיכה מסוג מימן קרויים קשרי מימן ואילו כוחות המשיכה מסוג ואן דר ואלס מכונים אינטראקציות ואן דר ואלס.

קשרי מימן הם קשרים בין-מולקולריים שנוצרים רק אם מתקיימים תנאים מסוימים שאותם נפרט בהמשך. להבדיל מאינטראקציות ואן דר ואלס, שנוצרות בין כל שני אטומים, מולקולות או חלקיקי חומר – כי כולם מכילים אלקטרונים, ובכולם האלקטרונים נעים ויוצרים קיטובים שונים – קשרי מימן נוצרים כשבמולקולה כלשהי ישנם קשרים קוולנטיים קוטביים מאוד שבהם משתתף אטום מימן. אטום מימן זה נמשך למטען שלילי מאוד במולקולה אחרת.

למעשה, כמעט בכל הקשרים הקוולנטיים שנוצרים, אטום המימן יהיה בעל מטען חלקי חיובי. זאת משום שמבין האל-מתכות (למעט הזרחן, P הבור, B , הצורן , Si, והארסן As) ערך האלקטרושליליות של המימן הוא הנמוך ביותר ולכן המטען החלקי עליו הוא חיובי. אבל אין זה מספיק שהמטען החלקי עליו חיובי… צריך שאטום המימן יהיה בעל מטען חלקי חיובי גדול ככל שניתן. אם ניזכר במה שלמדנו בשיעור על אלקטרושליליות וקוטביות הקשר, ככל שההפרש בערכי האלקטרושליליות גדול יותר, המטען החלקי על כל אחד מהאטומים בקשר יהיה גדול יותר. כדי שהמטען החלקי על אטום המימן יהיה גדול יותר, יש לחפש במולקולה את הקשרים הקוולנטיים שבהם יהיה ההפרש הגדול ביותר בערכי האלקטרושליליות כשאטום המימן הוא אחד מהאטומים בקשר.

שלושה אטומים עומדים בתנאים הנזכרים: פלואור (בעל ערך אלקטרושליליות 4), חמצן (בעל ערך אלקטרושליליות 3.5) וחנקן (בעל ערך אלקטרושליליות 3). בשלושת המקרים האלו, ההפרש שנוצר בערכי האלקטרושליליות בין  אטום המימן לכל אחד מהאטומים שצויינו (פלואור, חמצן, חנקן) יהיה גדול יחסית ולכן ייווצר על אטום המימן מטען יחסי חיובי גדול. במילים אחרות, ככל שההפרש בערכי האלקטרושליליות גדול יותר, זוג האלקטרונים המשותף נוטה יותר לכיוון האטום האלקטרושלילי, בהשוואה לנטייה לאטום המימן. כתוצאה מכך, המטען היחסי על אטום המימן יהפוך לחיובי יותר.

ככל שההפרש בערכי האלקטרושליליות גדול יותר, האטום הפחות אלקטרושלילי נטען במטען חלקי חיובי גדול יותר. במקרה של אטום המימן, הוא נותר, למעשה, כמעט ללא אלקטרון. מכיוון שבקשר הקוולנטי אין איבוד מוחלט של אלקטרונים/מסירת אלקטרונים (כפי שנלמד בהמשך, בשיעורים שיעסקו בקשרים אחרים) אלא מעבר חלקי של אלקטרונים לכיוון האטום היותר אלקטרושלילי – מעבר שתלוי בהפרש ערכי האלקטרושליליות – נהוג לומר שאטום המימן הופך ל-חשוף מאלקטרונים. ככל שאטום המימן יותר חשוף מאלקטרונים הוא חיובי יותר ונמשך חזק יותר למטענים שליליים.

המשך התוכן בעמוד זה למנויים בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

לרכישת מנוי לחץ כאן