شیمی دهم صفحه 107 - با هم بیندیشیم
۱- دو جدول زیر برخی خواص ترکیبهای هیدروژندار عنصرهای گروه ۱۵ و ۱۷ جدول دورهای را نشان میدهند.
جدول گروه ۱۷:
| ترکیب مولکولی | جرم مولی ($g \cdot mol^{-1}$) | نقطه جوش ($^{\circ}C$) |
| :--- | :--- | :--- |
| $HF$ | ۲۰ | ۱۹ |
| $HCl$ | ۳۶/۵ | -۸۵ |
| $HBr$ | ۸۱ | -۶۷ |
جدول گروه ۱۵:
| ترکیب مولکولی | جرم مولی ($g \cdot mol^{-1}$) | نقطه جوش ($^{\circ}C$) |
| :--- | :--- | :--- |
| $NH_3$ | ۱۷ | -۳۳/۵ |
| $PH_3$ | ۳۴ | -۸۷/۵ |
| $AsH_3$ | ۷۸ | -۶۲/۵ |
آ) در میان ترکیبهای هر جدول، انتظار دارید مولکولهای کدام ماده توانایی تشکیل پیوندهای هیدروژنی را داشته باشد؟ توضیح دهید.
ب) جمله زیر را با خط زدن واژههای نادرست، کامل کنید.
پیوند هیدروژنی، قویترین/ضعیفترین نیروی بین مولکولی در موادی است که در مولکول آنها، اتم هیدروژن به یکی از اتمهای $F، Cl، Br / F، N، O$ با پیوند اشتراکی متصل است.
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دهم صفحه 107 - با هم بیندیشیم
سلام به شیمیدانهای باهوش! در این بخش میخواهیم درباره یکی از قویترین و جذابترین نیروهای بینمولکولی یعنی **پیوند هیدروژنی** صحبت کنیم.
**پاسخ بخش آ:**
در جدول گروه ۱۷، مولکول **$HF$** و در جدول گروه ۱۵، مولکول **$NH_3$** توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند.
اگر به نقاط جوش دقت کنید، با وجود اینکه $HF$ و $NH_3$ کمترین جرم مولی را در گروه خود دارند، اما نقطه جوش آنها به طرز غیرعادی بالاتر از بقیه است (مثلاً ۱۹ درجه برای $HF$ در مقابل ۸۵- درجه برای $HCl$).
این جهش ناگهانی نشان میدهد که بین مولکولهای این دو ماده، نیروی جاذبه بسیار قدرتمندی وجود دارد که ناشی از اتصال هیدروژن به اتمهای بسیار الکترونگاتیو ($F$ و $N$) است.
**پاسخ بخش ب:**
جمله صحیح به این صورت است:
«پیوند هیدروژنی، **قویترین** نیروی بین مولکولی در موادی است که در مولکول آنها، اتم هیدروژن به یکی از اتمهای **$F، N، O$** با پیوند اشتراکی متصل است.»
(واژههای «ضعیفترین» و گزینه شامل «$Cl, Br$» نادرست هستند و باید خط بخورند).
به خاطر بسپارید که پیوند هیدروژنی فقط زمانی تشکیل میشود که هیدروژن مستقیماً به یکی از سه اتم کوچک و بسیار الکترونگاتیو یعنی فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن (اتمهای **FON**) متصل باشد.
شیمی دهم صفحه 107 - تمرین ۲
۲- اتانول و استون دو ترکیب آلی اکسیژندار هستند که به عنوان حلال در صنعت و آزمایشگاه به کار میروند. به کمک دادههای جدول زیر پیشبینی کنید هر یک از نقطهجوشهای $56^{\circ}C$ و $78^{\circ}C$ مربوط به کدام ترکیب است؟ چرا؟
| ترکیب آلی | فرمول شیمیایی | جرم مولی ($g \cdot mol^{-1}$) |
| :--- | :--- | :--- |
| اتانول | $C_2H_5OH$ | ۴۶ |
| استون | $CH_3COCH_3$ | ۵۸ |
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دهم صفحه 107 - تمرین ۲
این یک سوال بسیار مهم برای درک قدرت پیوند هیدروژنی در مقایسه با سایر نیروهاست.
**پیشبینی:**
نقطه جوش **$78^{\circ}C$** متعلق به **اتانول** و نقطه جوش **$56^{\circ}C$** متعلق به **استون** است.
**دلیل:**
۱. در مولکول **اتانول** ($C_2H_5OH$)، اتم هیدروژن مستقیماً به اتم اکسیژن متصل است؛ بنابراین اتانول میتواند بین مولکولهای خود **پیوند هیدروژنی** برقرار کند که بسیار قوی است.
۲. در مولکول **استون**، اگرچه اتم اکسیژن وجود دارد، اما هیچ هیدروژنی به آن متصل نیست (تمام هیدروژنها به کربن متصلاند). بنابراین استون نمیتواند پیوند هیدروژنی تشکیل دهد و نیروهای بینمولکولی آن از نوع دوقطبی-دوقطبی (ضعیفتر از هیدروژنی) است.
۳. با وجود اینکه جرم مولی استون (۵۸) بیشتر از اتانول (۴۶) است، اما قدرت پیوند هیدروژنی در اتانول آنقدر زیاد است که باعث میشود نقطه جوش آن بسیار بالاتر از استون باشد.
