พันธะไฮโดรเจน
พันธะไฮโดรเจนคือ พันธะที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลสองโมเลกุล ซึ่งแต่ละโมเลกุลนั้นประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมของธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (en) สูงมากๆ เช่น F, O และ N ซึ่งมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีประมาณ 3.98, 3.44 และ 3.04 ตามลำดับ เช่น การเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างอะตอม ไฮโดรเจน และ ออกซิเจน
ไดโพลโมเมต์โมเลกุลของน้ำ ไดโพลโมเมต์โมเลกุลของแอมโมเนีย
เปรียบเทียบโครงสร้างของน้ำและนำ้แข็ง
ในกรณีของน้ำโมเลกุลแต่ละโมเลกุลของน้ำอาจเกิดพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำข้างเคียงอีกสี่อะตอม (ดังรูป) โครงสร้างของน้ำที่เป็นของเหลว เกิดจากโมเลกุลของน้ำหลายๆโมเลกุลยึดกันด้วยพันธะไฮโดรเจน แต่ว่ายังไม่ค่อยเป็นระเบียบนักเนื่องจากโครงสร้างของน้ำมีส่วนหนึ่งดึงดูดกันอยู่ด้วยแรงขั้วคู่-ขั้วคู่ และ การสร้างและสลายพันธะไฮโดรเจนตลอดเวลา โครงสร้างของน้ำ (ของเหลว) แสดงได้ดังรูป
ในกรณีของน้ำแข็งโมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลอื่นๆอีก 4 โมเลกุลเช่นเดียวกัน แต่มีความเป็นระเบียบมากกว่า โดยระยะห่างระหว่างออกซิเจนของโมเลกุลของตัวมันเองกับโมเลกุลใกล้เคียงมีค่าประมาณ 2.76 อังสตรอม (Ao) ผลึกของน้ำแข็งมีได้หลายรูป แต่รูปที่พบในธรรมชาติ คือ hexagonal
เพื่อความเข้าใจมากขึ้นขออธิบายพันธะไฮโดรเจนผ่านกระบวนการการเกิดเป็นน้ำแข็งของน้ำ ซึ่งจะช่วยให้แยกแยะระหว่างพันธะโคเวเลนต์กับพันธะไฮโดรเจนได้เป็นอย่างดี
น้ำ 1 โมเลกุล
ออกซิเจน 1 อะตอมออกซิเจนซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6 ดังนั้นเมื่อใช้อิเล็กตรอนไป 2 ตัวเพื่อเกิดพันธะโคเวเลนต์กับ H สองอะตอม (อะตอมละ 1 อิเล็กตรอน) จึงเหลือ 4 อิเล็กตรอนหรือมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว 2 คู่ ดังรูป
การเกิดพันธะไฮโดรเจนในกรณีนี้เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอมของ H ซึ่งมีประจุบวก กับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวซึ่งมีประจุลบ
การเกิดพันธะไฮโดรเจน เมื่อตำแหน่ง F-H, O-H และ N-H ของสองโมเลกุลเข้าใกล้กันจะส่งผลให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแรงยึดเหนี่ยวภายนอกโมเลกุลในลักษณะโคออร์ดิเนตโควาเลนต์ เนื่องจากตำแหน่งโมเลกุลที่แสดงสภาพขั้วลบที่บริเวณอะตอมของ F หรือ O หรือ N เป็นตำแหน่งที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดียว สามารถจ่ายอิเล็กตรอนเพื่อสร้างพันธะแก่อะตอมที่แสดงสภาพขั้วเป็นบวกอย่างไฮโดรเจนของอีกโมเลกุลอื่นได้ จากตำแหน่ง H-F:–>H-F: หรือ H-O:–>H-O: หรือ H-N:–>H-N: เกิดเป็นพันธะไฮโดรเจนขึ้นดังภาพ
-ขอบคุณ ttp://it.cmtc.ac.th/
