پیوند شیمیایی و انواع آن

اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند باعنصرهای دیگر پیوند تشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولیعنصرهای دیگر به جز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهایعنصرهای دیگر یا اتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید بااتم یا اتمهای دیگر پیوند تشکیل دهند. به هم پیوستن دو اتم را معمولا تشکیل پیوندمی‌گویند .

دید کلی

بررسی مواد ساده و مرکب در طبیعت نشان می‌دهد که اکثریت قریب بهاتفاقاتمها در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارند. مواد ساده‌ای که در طبیعت به حالت آزاد وجوددارند، بندرت بصورتمولکول تک اتمی‌هستند. بیشتر مواد ساده بصورت مولکولهای دو یا چند اتمی در ‌طبیعت پیدامی‌شوند. برای مثال گازهیدروژنی که از اثراسیدهابرفلزها یا ازتجزیه الکتریکیآب یا از هر راه دیگری بدستمی‌آید، بصورت مولکول دو اتمیاست.

اکسیژننیز در اغلب موارد بصورت مولکول دو اتمیوگاهی نیز بصورت مولکول سه اتمیاوزون یافت می‌شود. فسفرسفید بصورت مولکول چهار اتمیوگوگرد بصورت مولکول هشت اتمیاست. تنهاگازهای بی‌اثردر طبیعت بصورت تک اتمی یافتمی‌شوند.

 

 

 

 

پیوند شیمیایی در هیدروژن

وقتی دو اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک می‌شوند،اوربیتالهایاتمی آنها به یکاوربیتالمولکولی تبدیل می‌شود. در اوربیتال مولکولی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دوهسته قرار دارد. در حالی که در اوربیتال اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هستهاست.

چون نیروی جاذبه هسته‌ها در فضای بین دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است،در نتیجه تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر خواهد بود.

انرژی پیوند

انرژی پیوند، عبارت است از مقدار انرژیآزاد شده به هنگام تشکیل پیوند بین یکمول اتمهای گازی شکل یک عنصر با یک مول اتمهای گازی شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.

انواع پیوند شیمیایی

پیوند کووالانسی

در مولکول هیدروژن ، اتمها ، الکترون به اشتراک می‌گذارندو با استفاده ازمدل بور، الکترونهای مشترک بر روی مدارخارجی هر دو اتم گردش می‌کنند. به بیان دیگر ، ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دوهسته قرار دارد و تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است. چنین پیوندیپیوندکووالانسی نامیده می‌شود.

پیوند کووالانسی بین دو اتم هیدروژن ازهمپوشانی اوربیتال s بوجود می‌آید و مولکول حاصل بیضوی است که هسته‌های دو اتم دردو کانون آن قرار دارند و تراکم ابر الکترونی در بین دو هسته زیاد و در اطرافهسته‌ها کمتر است. در نتیجه تشکیل پیوند ، اوربیتالهای اتمی به اوربیتال مولکولیتبدیل می‌شوند. اوربیتالهای مولکولی حاصل از تشکیل پیوند میان دو اتم هیدروژن بیضویاست که تراکم ابر الکترونی بر روی خط واصل بین هسته‌های آن از جاهای دیگر بیشتراست. این شکل اوربیتال مولکولیاوربیتال مولکولی سیگمایاپیوندسیگمانامیده می‌شود.

در نوع دیگر از اوربیتالهای مولکولی ، نه تنها سطح انرژی پائین نمی‌آید و انرژیآزاد نمی‌شود، بلکه سطح انرژی از اتمهای اولیه نیز بالاتر است، این اوربیتال رانمی‌تواناوربیتالپیوندی نامید، بلکه یکاوربیتالیضد پیوندی است و بصورتنشانداده می‌شود.

هرچه در یک مولکول ، تعداد اوربیتالهای پیوندی اشغال شده بیشترباشد، مولکول پایدارتر است، ولی هر گاه تعداد اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی برابرباشد، دو اتم از یکدیگر جدا می‌مانند و بین آنها پیوندی تشکیل نمی‌شود. تعداد پیوندمیان دو اتم برابر نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای پیوندی منهای نصفتعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای ضد پیوندی است.

• پیوند اکسیژن با هیدروژن :
• اکسیژن ، دو اوربیتال تک الکترونیدارد. هر گاه یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک شوند، امکان جاذبه بردافعه وجود دارد و در این صورت پیوند تشکیل می‌شود. در این مجموعه ، هیدروژن بهآرایش گاز بی‌اثرهلیم رسیده است، ولی اکسیژن در خارجی‌ترین سطح انرژی خود دارای هفت الکترون شده و هنوزبه آرایش گاز بی‌اثر نرسیده است.
  آرایشالکترونی اکسیژن پس از تشکیل یک پیوند با یک هیدروژن مشابه آرایش الکترونیفلوئور شده است. بنابراین این مجموعه می‌تواند به همان راههایی که فلوئور آرایش الکترونیخود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر رساند، آرایش الکترونی خود را کامل کند. یکیاز راههای رسیدن به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر آن است که با یک اتم هیدروژن دیگرپیوند برقرار کند و مولکولO راپدید آورد.

پیوند داتیو

اتمنیتروژن با سه اتم هیدروژن ، پیوند کووالانسی معمولی تشکیل می‌دهد و به آرایش الکترونی گازبی‌اثر می‌رسد. پس از این عمل ، برای نیتروژن یک جفت الکترون غیر پیوندی باقیمی‌ماند که می‌تواند آن را بصورتداتیو در اختیار اتمهایی که به آن نیاز دارند، قرار دهد. از سوی دیگر ، اتم هیدروژن که یکاتم الکترون در اوربیتالآنموجود است، هر گاه این الکترون را از دست بدهد، به یونتبدیلمی‌شود که اوربیتالآنخالی است.

حال هرگاه این یون به مولکولآمونیاکنزدیک شود، با آن پیوند داتیوبرقرار می‌کند و خود را به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رساند: اینمجموعه کهیون آمونیومنامیده می‌شود، در بسیاری ازترکیبات مانندکلرید آمونیوموهیدروکسید آمونیوموجوددارد.

اندازه گیری‌های انجام شده نشان می‌دهد که انرژی و طول هر چهار پیوندنیتروژن _ هیدروژندر یون آمونیوم کاملا یکسان است. این امر منطقی نیز بهنظر می‌رسد، زیرا پیوند داتیو نیز مانند پیوند کووالانسی معمولی یک جفت الکترون استکه بین هسته اتم نیتروژن و هسته اتم هیدروژن قرار گرفته است.

هچنینمی‌تواند با یونیونتشکیل دهد که در آن هر چهار پیوند از نظر طول و انرژی یکسان هستند. کلرید آلومینیومنیز با یونترکیبمی‌شود و یونتولیدمی‌کند که در آن هر چهار پیوند AL - Cl از نظر طول و انرژی یکسان هستند.

پیوند الکترووالانسی (یونی)

در اتملیتیم ، 2 الکترون وجود دارد که یک الکترون ، در لایه والانس آن قرار دارد. به هنگامتشکیل پیوند ، چون این اتم در دومین سطح انرژی دارای جفت الکترون غیر پیوندی نیست وتفاوت سطح انرژی اول و دوم نیز بسیار زیاد است، نمی‌تواند الکترون خود را برانگیختهکند. بنابراین در خارجی‌ترین سطح انرژی ، تنها یک الکترون خواهد داشت. هرگاه ایناتم بخواهد پیوند کووالانسی تشکیل دهد، باید یک اتم تک الکترونی دیگر مانند فلوئورپیوند تشکیل دهد وراتولید کند.
واقعیت آن است که از پیوند بین لیتیم و فلوئور ،فلوریدلیتیمپدیدمی‌آید، ولی هرگاه بخواهیم این دو اتم را از نظر آرایش الکترونی بررسی کنیم، مشاهدهخواهیم کرد که اتم فلوئور با اشتراک گذاشتن الکترون ، ممکن است به آرایش الکترونیگاز بی‌اثر برسد، ولی لیتیم آرایش الکترونی گاز بی‌اثر پیدا نکردهاست.

لیتیم هر گاه بخواهد به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر بعد از خود برسد،باید روی هم رفته هفت الکترون بگیرد که اگر بخواهد این هفت الکترون را با پیوندکووالانسی بدست آورد، خود نیز باید هفت الکترون در خارجی‌ترین سطح انرژی خود داشتهباشد که این کار به هیچ وجه امکان پذیر نیست.
ولی هر گاه این عنصر بخواهدآرایش الکترونی گاز بی‌اثر قبل خود را پیدا کند، کافی است که یک لکترون موجود دراوربیتالخودرا از دست بدهد تا آرایش الکترونی آن به صورتدرآید و آرایش الکترونی گاز بی‌اثر هلیم پیدا کند. یعنی اتم لیتیم به یونتبدیلمی‌شود و به آرایش گاز هلیم می‌رسد.

اتم فلوئور نیز می‌تواند با گرفتن یکالکترون و تبدیل شدن به یونخودرا به آرایش الکترونی گاز بی اثرنئون برساند. یعنی به هنگام تشکیل پیوند بین لیتیم و فلوئور ، لیتیم یک الکترون بهفلوئور می‌دهد و با این عمل هر دو به آرایش الکترونی گاز بی‌اثر می‌رسند. به اینترتیب اتم فلوئور به یون منفی (آنیون) و اتم لیتیم به یون مثبت (کاتیون) تبدیل می‌شود. این نوع پیوند راپیوندالکترووالانسییایونیمی‌نامند که بین یکفلز و یکغیرفلز رخ می‌دهد

پیوند کووالانسی

جفتالکترون مشترک بین دو هستهیک پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند

اطلاعات اولیه

میلیون‌هامادهمرکب شناخته شده فقط ازغیرفلزات ترکیب یافته‌اند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هراتم 4 ، 5 ، 6 یا 7الکترون والانسدارند. بنابراین الکترون‌هایوالانس اتم‌های غیر فلزی ، آنقدر زیاد است که اتم‌ها نمی‌توانند با از دست دادنآنها ساختار یکگاز نجیبرا به دست آورند. معمولا غیر فلزاتباجفتکردن الکترون‌ها پیوند ایجاد می‌کنند و در این فرآیند به ساختار یک گاز نجیبمی‌رسند.

استحکام پیوند کووالانسی

آنچه اتم‌های یکملکولرا به هم نگه می‌دارد، پیوندکووالانسی است، در تشکیل پیوند کووالانسی الکترون‌ها ، به جای آنکه از اتمی به اتمدیگر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشته می‌شوند. استحکام پیوند کووالانسیناشی از جاذبه متقابل دوهستهمثبت وابر منفی الکترون‌های پیوندیاست. یا بهعبارت دیگر مربوط به آن است که هر دو هسته الکترونهای مشترکی را جذب می‌کنند.

نحوه تشکیلاوربیتالمولکولی

دو اوربیتال به نحویهمپوشانیمی‌کنند کهابرهای الکترونی، در ناحیه بین دو هسته ،یکدیگر را تقویت می‌کنند و احتمال یافتنالکترون در این ناحیه افزایش می‌یابد طبقاصلطرد پاولی دو الکترون این پیوند باید اسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیلپیونداوربیتال‌هایاتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل می‌شود.

انواع پیوند کووالانسی

پیوند یگانه کووالانسی

متشکل از یک جفت الکترون (دارایاسپین مخالف) است که اوربیتالی از هر دو اتم پیوند شده را اشغال می‌کند. ساده‌ترین نمونهاشتراک در مولکول‌های دو اتمی گازهایی از قبیلF₂،H₂وCl₂دیده می‌شود. اتمهیدروژن فقط یکالکترون دارد هرگاه دو اتم هیدروژن تک الکترون‌های خود را به اشتراک بگذارند، یک جفتالکترون حاصل می‌شود.

اینجفتالکترون پیوندی متعلق به کلمولکول هیدروژناست و بهآرایشالکترونی پایدار گاز نجیبهلیم می‌رسد. هر الکترونهالوژن، هفت الکترون والانس دارد. با تشکیلیک پیوند کووالانسی بین دو تا از این اتم‌ها ، هر اتم به آرایش الکترونی هشت تایی ،که ویژه گازهای نجیب است، می‌رسد.

پیوند چند گانه

بین دو اتم ، ممکن است بیش از یک پیوند کووالانسی تشکیلشود در این موارد گفته می‌شود که اتم‌ها با پیوند چند گانه به هم متصل‌اند. دو جفتالکترون مشترک را پیوند دو گانه و سه جفت الکترون مشترک را پیوند سه گانه می‌نامند. اغلب می‌توان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک اتم در یکمولکول بوجود می‌آورد از تعداد الکترون‌های مورد نیاز برای پر شدن پوسته والانس آن اتم ،پیش‌بینی کرد.

چون برایفلزاتشماره گروه در جدول با تعدادالکترون‌های والانس برابر است، می‌توان پیش بینی کرد که عناصر گروهVIIAمثل Cl (با هفت الکترون والانس) ، برای رسیدن به هشت تای پایدار ، یک پیوند کووالانسی ،عناصر گروهVIAمثل O و S (با شش الکترون والانس) دو پیوند کووالانسی ،عناصرVAمثل N و P (با پنج الکترون والانس) سه پیوند کووالانسی و عناصرگروهIVAمثل C (با چهار الکترون والانس) چهار پیوند کووالانسی به وجودخواهند آورد

نماد ساختار مولکول

در ساختار اول ،جفت الکترونمشترک با دو نقطه و ساختار دومبا یک خط کوتاه نشان داده شده است.

مانند :

H ― H H : H پیوند یگانه

:Ö=C=Ö: پیوند دو گانه

:N Ξ N: پیوند سه گانه

CΞC پیوندچهارگانه

 

پیوند هیدروژنی

هرگاههیدروژنبه اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثلفلوئور ،اکسیژن یانیتروژن متصل گردد، شرایطی برای بوجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مثبت ـ منفیکه آن را پیوند هیدروژنی می‌گویند حاصل می‌شود. به عبارت دیگر ، اتم هیدروژن یکمولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیلمی‌شود که بهپیوند هیدروژنی،Hydrogen Bond مرسوم است

اطلاعات اولیه

جاذبه بین مولکولیدربرخی ازترکیبات هیدروژن‌داربطور غیرعادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که درآنها بین هیدروژن وعناصری که اندازه کوچک والکترونگاتیویته زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکولهای یکنوع ماده ، بلکه بین مولکولهای دو ماده متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی رادارند نیز برقرار می‌شود.

نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی

پیوند هیدروژنی بر اثر جاذبه اتم هیدروژن اندکمثبت موجود در یک مولکول و اتم بسیار الکترونگاتیوموجود در مولکولدیگر (یا در محل دیگر همان مولکول اگر مولکول به قدر کافی بزرگ باشد که بتواند رویخود خم شود) تولید می‌گردد. جا به جا شدن یکجفت الکترونبه سمت عنصر بسیار الکترونگاتیونیتروژن ، اکسیژن یا فلوئور موجب می‌شود که این اتمها دارای بار منفی جزئیشوند.

در این صورت پیوند هیدروژنی پلی است میان دواتم شدیدا الکترونگاتیو با یک اتم هیدروژن که از طرفی بطورکووالانسی با یکی از اتمهای الکترونگاتیو و از طرف دیگر بطورالکترواستاتیکی (جاذبه مثبت به منفی) با اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است. استحکام پیوندهیدروژنییک‌دهمتایک‌پنجاهمقدرت یکپیوندکوالانسی متوسط است

شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی

• بالا بودن الکترونگاتیوی اتمهای متصل به هیدروژن:برهمین اساس است کهفلوئور (الکترونگاتیوترین عنصر) ، قویترین پیوند هیدروژنی و اکسیژن (الکترونگاتیوتراز نیتروژن) ، پیوند هیدروژنی قویتری درمقایسه با نیتروژن تشکیل می‌دهد. همچنین بارمثبت زیاد بر روی اتم هیدروژن ، زوج الکترون مولکول دیگر را بشدت جذب می‌کند و کوچکبودن اندازه اتم هیدروژن سبب می‌شود که ملکول دوم بتواند به آن نزدیک شود.
• کوچک بودن اتمهای متصل به هیدروژن :پیوند هیدروژنی واقعا مؤثر فقط درترکیبات فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می‌شود. با وجود اینکه دو اتم نیتروژن وکلر ، الکترونگاتیوی برابر دارند، چون اتم کلر از اتم نیتروژن بزرگتر است بر خلافنیتروژن ، کلر پیوند هیدروژنی ضعیفی تشکیل می‌دهد.

 

 

توجیه خواص غیرعادی برخی از مواد

وجود خواص غیرعادی برخی از مواد در حالتجامد یامایع از جمله بالا بودن دماهای ذوب و جوش ، نشان می‌دهد که نیروهای جاذبه بین مولکولی درآنها به اندازه‌ای زیاد است که نمی‌توان آن را به تأثیرهای متقابل ضعیف بین مولکولینسبت داد. آشناترین این نوع مواد ، فلوئورید هیدروژن ، آب و آمونیاک است که بسیاریاز خواص آنها از جمله دماهای جوش و ذوب آنها از دماهای جوش و ذوب ترکیبهای مشابهخود ، برای مثالبطورغیرمنتظره‌ای بالاتر است.
شاید تصور شود که علت این وضعیت غیر عادی ، قطبیتبه نسبت زیاد این مولکولهاست. البته تا اندازه‌ای همین طور است. اما بررسی دقیق اینپدیده غیر عادی نشان می‌دهد که باید نیروی جاذبه قویتر از نیروهای جاذبه دوقطبی _ دوقطبی بین مولکولهای آنها برقرار باشد.
اگر به ساختار الکترونی مولکولهایتوجه شود،می‌توان به موردهای مشترک بین آنها پی برد. این وجه اشتراک ، وجود دست کم یک پیوندکوالانسی با اتم هیدروژن و یکاوربیتالهیبریدی ناپیوندی دو الکترونی اتم مرکزی بسیار الکترونگاتیو در هر یک ازآنهاست.
اتمهایالکترونگاتیویبالایی دارند با هیدروژن پیوند کوالانسی بشدت قطبی بوجود می‌آورند، بطوری کههیدروژن به میزان قابل توجهی خصلت یکپروتون را پیدا می‌کند. جفت الکترون ناپیوندی و قابل واگذاری روی اتم الکترونگاتیو H ، اینامکان را پدید می‌آورد که اتم هیدروژن در نقش پل ، اتم‌های الکترونگاتیو دومولکول را به یکدیگر متصل کند و نیروی جاذبه‌ بین مولکولی بوجود می‌آید که به پیوندهیدروژنی مرسوم است.

خواص ترکیبات دارای پیوند کووالانسی

ترکیباتی که مولکولهای آنها از طریقپیوند هیدروژنی به همدیگر پیوسته‌اند، علاوه بر دارا بودننقاط جوشبالا ، بطور غیرعادی در دمای بالاذوبمی‌شوند وآنتالپی تبخیر،آنتالپی ذوبوگرانرویآنها زیاد است.

 

علت شناور بودن یخ

یخروی آب شناور می‌ماند، زیرا به هنگامانجماد ، منبسط می‌شود. سبب این انبساط پیوند هیدروژنی میان مولکول‌های خمیده آب استساختار خمیده یا زاویه‌ای مولکول آب ناشی از آرایش چهار وجهی چهار جفت الکترون درلایه ظرفیتیک اتم است. ساختار زاویه‌ایمولکول آبو پیوند هیدروژنی میان مولکولهایآب به آن معنی است که هر مولکول آب می‌تواند حداکثر با چهار مولکول آب دیگر پیوندهیدروژنی داشته باشد.
پس آب مایع را می‌توان به صورت خوشه‌هایی از مولکولهایآب تصورکرد، خوشه‌هایی که با پیوند هیدروژنی از مولکولهای آب ساخته شده‌اند و دائمدر حال حرکتند. شمار مولکولها در هر خوشه و سرعت حرکت خوشه‌ها بهدما بستگی دارد. با سرد شدن آب ، مجموعه‌هایی از مولکولهای آب که بسرعت در حرکت‌اند،کند می‌شوند و در نقطه انجماد به یکدیگر قلاب شده ساختمان سه بعدی منبسط شده‌ای رابوجود می‌آورند. این ساختمان گسترده‌تر موجب می‌شود که تراکم یخ کمتر از آبباشد.
ذوب شدن یخ در حدود 15% انرژی پیوند‌های هیدروژنی را می‌شکند و اینامر سبب فرو ریختن ساختار می‌شود. در نتیجه مایعی متراکم حاصل می گردد.

چرا نقطه جوش آب بالا است؟

خاصیت عجیبدیگر آب ، نقطه جوش نسبتا زیاد آن است. تقریبا تمام ترکیبات هیدروژن‌دار مجاوراکسیژن و اعضای خانواده آن یعنیدر دمای اتاق بهحالت گازی هستند. اما آب مایع است. برای آنکه یک مولکول به حالتبخاردر آید، باید انرژی جذب کند تا بتواندخود را از قید مولکولهای دیگر آزاد کند. چون آب مایع با پیوند هیدروژنی به صورتخوشه‌هایی از مولکول‌ها در می‌آید، برای شکسته شدن پیوند‌های هیدروژنی آن ، انرژیزیادی لازم است.
اما همه پیوندهای هیدروژنی شکسته نمی‌شوند و خوشه‌هایی ازمولکولهای آب حتی در نزدیکی 1000 درجه سانتیگراد هنوز وجود دارند. وقتی آب گرممی‌شود، آشفتگی گرمایی پیوند هیدروژنی را می‌گسلد تا آنکه دربخار آب، فقط جزء کوچکی از شمار پیوندهایهیدروژنی موجود در آب مایع یا جامد باقی می‌ماند. اگر پیوند محکم میان مولکولی ازقبیل پیوند هیدروژنی وجود نداشته باشد، مواد معمولا بنا بهجرم مولکولیخود به جوشمی‌آیند.
جرم‌های مولکولی بزرگتر برای جوش آمدن به دمای زیادتری نیازمندند. عمدتا به این دلیل کهابرهای الکترونیبزرگتر آسانتر و پیچیدهمی‌شوند و این امر ، منجر بهنیروهایلاندن بین مولکولی قویتر می‌شود.

کاربردهای پیوند هیدروژنی

پیوندهای هیدروژنی در بسیاری از مواد یافتمی‌شوند. پدیده‌هایی از قبیل چسبناک شدن آب‌نبات سفت ، دیرتر خشک شدن الیافپنبه‌ایاز الیافنایلونی‌ ، نرم شدنپوستبا نایلون ، ناهنجارهای ظاهری در ماهیتآب ، همگی ناشی از همین پیوندهای هیدروژنی است.
پیوند هیدروژنی در تعیینساختار و خواص مولکولهای سیستم‌های زنده نقش اساسی دارد. اجزای مارپیچ آلفا درساختار پروتئین‌هاو اجزای مارپیچ دوگانه درساختارDNAتوسط پیوند هیدروژنی بهم می‌پیوندند. تشکیل و گسسته شدن پیوندهایهیدروژنی در تقسیم یافتن وسنتز پروتئین‌هاتوسط آن دارای اهمیت اساسیاست

پیوند یونی

پیوند یونی جاذبه‌ای است که بین یونهای مثبت و منفی وجود دارد و آنها را در یکساختاربلورین به هم نگه می‌دارد. این پیوند ناشی از انتقال الکترون بین اتم هاست

دید کلی

ترکیبات یونی متشکل از تعداد زیادیآنیون وکاتیون هستند که با طرح معین هندسی در کنار هم قرار گرفته‌اند و یکبلور بوجود می‌آورند. هر بلور ، به سبب جاذبه‌های منفی ـ مثبت یونها به هم ، نگهداشتهشده است. فرمولشیمیایی یک ترکیب یونی نشانه ساده‌ترین نسبت یونهای مختلف برای به وجود آوردنبلوری است که از نظر الکتریکی خنثی باشد.

پیوند یونی IonicBond

 

ماهیتیون

وقتی اتم‌ها به یون تبدیل می‌شوند،خواص آنها شدیدا تغییرمیکند. مثلا مجموعه‌ای از مولکولهایبرمقرمز است. اما یونهایدر رنگ بلورمادهمرکب هیچ دخالتی ندارند. یک قطعهسدیم شامل اتم‌های سدیم‌ نرم است. خواص فلزی دارد و برآب به شدت اثر می‌کند. اما یونهایدر آبپایدارند.
مجموعه بزرگی از مولکولهایکلر ، گازی سمّی به‌رنگ زرد مایل به سبز است، ولی یونهای کلریدمواد مرکب رنگ ایجادنمی‌کنند و سمّی نیستند. به همین لحاظ است که یونهای سدیم و کلر را به صورت نمکطعام می‌توان بدون ترس از واکنش شدید رویگوجه فرنگیریخت. وقتی اتم‌ها به صورت یوندر می‌آیند، ماهیت آنها آشکارا تغییر می‌کند

خواص مواد مرکب یونی

• رسانایی الکتریکی :
  رسانایی الکتریکیمواد مرکب یونی مذاب به این علت است که وقتی قطب‌هایی با بار مخالف در این موادمذاب قرار گیرد ومیدانالکتریکی برقرارشود، یونها آزادانه به حرکت در می‌آیند. این حرکت یونها بار یاجریان را از یک‌جا به جای دیگر منتقل می‌کنند. در جسم جامد که یونها بی‌حرکت‌اند ونمی‌توانند آزادانه حرکت کنند، جسم خاصیت رسانای الکتریکی ندارد.
• سختی :
  سختی مواد مرکب یونی به علت پیوند محکم میان یونهای با بارمخالف است. برای پیوندهای قوی انرژی بسیاری لازم است تا یون‌ها از هم جدا شوند وامکان حرکت آزاد حالت مذاب را پیداکنند. انرژی زیاد به معنینقطه جوشبالا است که خود از ویژگی‌های موادمرکب یونی است.
• شکنندگی :
  مواد مرکب یونی شکننده‌اند. زیرا که ساختار جامد آنهاآرایه منظمی از یونهاست. مثلا ساختار سدیم کلرید (NaCl) را در نظر بگیرید. هرگاه یکسطح از یونها فقط به فاصله یک یون در هر جهت جابجا شود، یونهایی که بار مشابه دارنددرکنار یکدیگر قرار می‌گیرند و یکدیگر را دفع می‌کنند و چون جاذبه‌ای در کار نیستبلور می‌شکند. سدیم کلرید را نمی‌توان با چکش کاری ، به ورقه‌های نازک تبدیل کرد. با چنین عملی بلور نمک خرد و از هم پاشیده می‌شود.

گروههای حاوی پیوند یونی

عناصرگروه IA (فلزاتقلیایی)

یعنیLi،Na،K،Rb،Cs،هر یک به ترتیب یک الکترون بیشتر ازگازهای نجیب، (He ، Kr ، Ne ، Ar ، Xe) دارند. اگر هر یک از این فلزات از هر اتم یکالکترون از دست بدهند، جزء باقیماندهآرایشالکترونی گاز نجیب متناظر خود را پیدا می‌کند. مثلا ، Li یکالکترون والانسدر آرایش حالت پایه دارد. ازدست دادن یک الکترون موجب می‌شود که Li ساختار الکترونی He را پیداکند. یک اتم Li که فقط دو الکترون و سهپروتون داشته باشد، بار +1 خواهد داشت.
یک اتم باردار مانندیا یک گروه ازاتم‌های باردار ، مانند گروه سولفاترایونمی‌گویند.

عناصر گروه IIA (فلزاتقلیایی خاکی)

هریک دو الکترون والانس دارند. پس برای اینکه mg ، ca ، sr ، ba ساختار گاز نجیب را به دست آورند اتم‌های هرعنصر باید دو الکترون از دست بدهند. از دست رفتن دو الکترون موجب می‌شود که دو پروتون درهسته خنثی نشده بماند. پس هر یون بار +2 خواهد داشت. برای جدا شدن سومین الکترون لازماست جفت الکترونهای تراز اصلی با انرژی پایین‌تر شکسته شود. این امر انرژی زیادتریمی‌خواهد. جداشدن الکترونها از فلزات و تشکیل یونهای مثبت حاصل از آنها را می‌توانبه راههای مختلف ترسیم کرد.
پس جدا شدن یک الکترون از یکاتم معین جداشدن الکترونهای بعدی به ترتیب مشکلتر می‌شود. زیرا با از دست رفتن هرالکترون بار مؤثر زیادتری می‌شود و الکترونهای باقیمانده را محکمتر نگاه می‌دارد. بطور خلاصه یونهای مثبت وقتی تشکیل می‌شوند که اتم‌های فلزی یک الکترون (گروهIA ) دو الکترون (گروهIIA) و یا سه الکترون (گروهIIIA) به اتم‌های غیر فلزی می‌دهند. یونهای حاصل آرایش الکترونی یکسان با یک گاز نجیب دارند.

عناصر گروه VIIA (هالوژنها)

یونهای مثبت در حضور یونهایمنفی پایدار می‌شوند. خنثی شدن بار ، هر دو نوع یون را پایدار می‌کند. یونهای منفیپایدار ، از اتم‌هایی که شش یا هفت الکترون والانس دارند، تولید می‌شوند. اینگونهاتم‌ها آنقدر الکترون بدست می‌آورند تا ساختار گاز نجیب را پیدا کنند. مثلا اتم‌هایعناصر گروهVIIA (هالوژن‌ها) هفت الکترون والانس دارند و هر یک ، یک الکترونمی‌خواهند تا آرایش الکترونی یک گاز نجیب راپیدا کنند.
اگر اتم‌هایF،Cl،Br،Iهر یک ، یک الکترون بدست آورند،یونهای حاصل یعنی،،،به ترتیب آرایشالکترونیراخواهند داشت.

عناص گروه VIA (گروهاکسیژن)

اتم عناصر (VIA) برای رسیدن بهساختار الکترونی یک گاز نجیب هریک دو الکترون نیاز دارند. اضافه شدن دو الکترون بههر اتم ، سبب تولیدمی‌شود. روند به دستآوردن الکترون توسطغیرفلزات، مانند از دست دادن الکترون توسطفلزات را می‌توان به راههای متفاوت ترسیم کرد. بطور خلاصه غیرفلزات یک ، دو ، یا سهالکترون ازفلزاتمی‌گیرند و یون منفی ایجادمی‌کنند.
این یونهای منفی همگی الکترونهای والانس جفت شده و آرایش هشتالکترونی پایدار گازهای نجیب را دارند.

فرمول شیمیایی مواد مرکب یونی

فرمول شیمیایی یک ماده مرکب از لحاظالکتریکی خنثی است. خنثی بودن الکتریکی مستلزم آن است که شمار بارهای مثبت و منفیدر بلور ماده مرکب برابر باشند. دوبرای هر، سه یونبرای دو یون Al^3+ والی آخر. دربلور نمک طعامیونهایبا جاذبه الکتریکیمیان بارهای مخالف ، در جای خود نگاه داشته شده‌اند.
علاوه بر این ، برایخنثی بودن این ماده مرکب باید نسبت یونهای سدیم به یونهای کلرید 1 به 1 باشد. دراین صورت ساده‌ترین فرمول آنخواهد بود. درساختار بلورینهر یون سدیم با هر شش یون کلرید اطراف آن جذب می‌شود. به همین طریق هر یون کلرید باهر شش یون سدیم اطراف آن جذب می‌شود.
در ساختارهای یونی هیچ مولکول تک اتمیوجود ندارد، یعنی هیچ یون خاصی وجود ندارد که منحصرا به یک یون دیگر بپیوندد .