พันธบัตรที่ใช้ร่วมกัน


ภาพ: เบลล์แล็บ คุณสมบัติของน้ำเป็นผลมาจากพันธบัตรสองประเภท ซิกม่า - หรือโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง - พันธะผูกสองอะตอมของไฮโดรเจน ( ลูกบอลสีขาว ) กับอะตอมของออกซิเจน ( ลูกบอลสีแดง ) เพื่อสร้างโมเลกุลของ H 2 O. พันธบัตรอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้จะถูกแสดงด้วยเมฆสีเหลืองเข้มในแผนภาพ สถานที่น่าดึงดูดที่สองและอ่อนแอกว่านั้นเรียกว่าพันธะไฮโดรเจนจะจับกลุ่มโมเลกุลของน้ำเข้าด้วยกัน พันธะไฮโดรเจนส่วนใหญ่จะเป็นที่ดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกซึ่งทำให้อิเล็กตรอนอยู่ในน้ำและอะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบซึ่งรับอิเล็กตรอนเหล่านี้อยู่ในโมเลกุลใกล้เคียง พัน

ภาพ: เบลล์แล็บ

คุณสมบัติของน้ำเป็นผลมาจากพันธบัตรสองประเภท ซิกม่า - หรือโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง - พันธะผูกสองอะตอมของไฮโดรเจน ( ลูกบอลสีขาว ) กับอะตอมของออกซิเจน ( ลูกบอลสีแดง ) เพื่อสร้างโมเลกุลของ H 2 O. พันธบัตรอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้จะถูกแสดงด้วยเมฆสีเหลืองเข้มในแผนภาพ

สถานที่น่าดึงดูดที่สองและอ่อนแอกว่านั้นเรียกว่าพันธะไฮโดรเจนจะจับกลุ่มโมเลกุลของน้ำเข้าด้วยกัน พันธะไฮโดรเจนส่วนใหญ่จะเป็นที่ดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกซึ่งทำให้อิเล็กตรอนอยู่ในน้ำและอะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบซึ่งรับอิเล็กตรอนเหล่านี้อยู่ในโมเลกุลใกล้เคียง พันธะเหล่านี้ถูกระบุด้วยเมฆสีเหลืองที่เบากว่า

พันธะโควาเลนต์ที่ยึดโมเลกุลของน้ำเข้าด้วยกันสามารถอธิบายได้โดยกฎ bizaare ของกลศาสตร์ควอนตัมทฤษฎีสมัยใหม่ของสสารและพลังงาน ในพันธะเหล่านี้อิเล็กตรอนแต่ละตัวไม่ได้เป็นของอะตอมเดี่ยว แต่มีการใช้ร่วมกันทั้งสองพร้อมกัน

จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ คำอธิบายที่ยอมรับได้สำหรับพันธะไฮโดรเจนนั้นง่ายกว่ามาก ไฟฟ้าสถิตสามารถอธิบายได้โดยกฎของคูลอมบ์ซึ่งตั้งชื่อตามวิศวกรชาวฝรั่งเศสชาร์ลส์คูลอมบ์ซึ่งกำหนดกฎไว้ในศตวรรษที่ 18 เพื่ออธิบายสิ่งที่ดึงดูดและการผลักกันระหว่างอนุภาคที่มีประจุแยกออกจากกันด้วยระยะทาง

แต่ทฤษฎีทั้งสองไม่ได้อธิบายถึงคุณสมบัติที่แปลกประหลาดของน้ำทั้งหมด ตอนนี้นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าพันธะไฮโดรเจนนั้นยังทำงานตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัมด้วยเช่นกัน ในการทดลองแบบคลาสสิกนักวิจัยได้ทำการผูกน้ำแข็งด้วยรังสีเอกซ์จาก ลูกศรสีฟ้า และทำการวัดว่าพลังงานและทิศทางของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ถูกเปลี่ยนแปลงโดยการโต้ตอบกับอิเล็กตรอนในผลึกน้ำแข็ง ( ลูกศรสีแดง ) ผลลัพธ์ยืนยันการทำนายการโต้เถียงของ Linus Pauling ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ว่าพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำจะได้รับผลกระทบจากการยึดครองของซิกม่าภายในโมเลกุลของน้ำและบางส่วนจะรับรู้ถึงตัวตนของพันธะเหล่านั้น


กลับไปที่น้ำและน้ำแข็ง

ข่าวล่าสุด