هرگاه هیدروژن به اتمی با الکترونگاتیوی زیاد مثل فلوئور ، اکسیژن یا نیتروژن متصل گردد، شرایطی برای بوجود آمدن نوع بسیاری مهمی جاذبه بین مولکولی مثبت ـ منفی که آن را پیوند هیدروژنی می‌گویند حاصل می‌شود. به عبارت دیگر ، اتم هیدروژن یک مولکول و زوج الکترون غیر مشترک مولکول دیگر متقابلا همدیگر را جذب می‌کنند و پیوندی تشکیل می‌شود که به پیوند هیدروژنی ، Hydrogen Bond مرسوم است.

اطلاعات اولیه

جاذبه بین مولکولی دربرخی از ترکیبات هیدروژن‌دار بطور غیرعادی قوی است. این جاذبه در ترکیباتی مشاهده می‌شود که درآنها بین هیدروژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیویته زیاد دارند، پیوند هیدروژنی وجود دارد. پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکولهای یک نوع ماده ، بلکه بین مولکولهای دو ماده متفاوت که توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی را دارند نیز برقرار می‌شود. 

نحوه تشکیل پیوند هیدروژنی

پیوند هیدروژنی بر اثر جاذبه اتم هیدروژن اندک مثبت موجود در یک مولکول و اتم بسیار الکترونگاتیو  موجود در مولکول دیگر (یا در محل دیگر همان مولکول اگر مولکول به قدر کافی بزرگ باشد که بتواند روی خود خم شود) تولید می‌گردد. جا به جا شدن یک جفت الکترون به سمت عنصر بسیار الکترونگاتیو نیتروژن ، اکسیژن یا فلوئور موجب می‌شود که این اتمها دارای بار منفی جزئی شوند.

در این صورت پیوند هیدروژنی پلی است میان دو اتم شدیدا الکترونگاتیو با یک اتم هیدروژن که از طرفی بطور کووالانسی با یکی از اتمهای الکترونگاتیو و از طرف دیگر بطور الکترواستاتیکی(جاذبه مثبت به منفی) با اتم الکترونگاتیو دیگر پیوند یافته است. استحکام پیوند هیدروژنی یک‌دهم تا یک‌پنجاهم قدرت یک پیوند کوالانسی متوسط است. 

شرایط تشکیل پیوند هیدروژنی

·         بالا بودن الکترونگاتیوی اتمهای متصل به هیدروژن: برهمین اساس است که فلوئور (الکترونگاتیوترین عنصر) ، قویترین پیوند هیدروژنی و اکسیژن (الکترونگاتیوتر از نیتروژن) ، پیوند هیدروژنی قویتری درمقایسه با نیتروژن تشکیل می‌دهد. همچنین بار مثبت زیاد بر روی اتم هیدروژن ، زوج الکترون مولکول دیگر را بشدت جذب می‌کند و کوچک بودن اندازه اتم هیدروژن سبب می‌شود که ملکول دوم بتواند به آن نزدیک شود.

·         کوچک بودن اتمهای متصل به هیدروژن : پیوند هیدروژنی واقعا مؤثر فقط در ترکیبات فلوئور ، اکسیژن و نیتروژن تشکیل می‌شود. با وجود اینکه دو اتم نیتروژن و کلر ، الکترونگاتیوی برابر دارند، چون اتم کلر از اتم نیتروژن بزرگتر است بر خلاف نیتروژن ، کلر پیوند هیدروژنی ضعیفی تشکیل می‌دهد.

است. 

کاتیون (مثبت ومنفی ) چیست ؟

نیروی پیش برنده یک واکنش یونی ، جاذبه الکتروستاتیکی متقابل یون‌های ناهمنام است. این جاذبه باعث آزاد شدن انرژی شبکه می‌شود. انرژی شبکه، عامل مهمی در تعیین تعداد بار منفی یا مثبتی است که اتم‌ها به هنگام تشکیل یک بلور یونی می‌پذیرند. به یونهای با بار مثبت کاتیون می‌گویند.

نامگذاری ترکیبات یونی بر قواعدی چند استوار است. ابتدا از کاتیون (یون مثبت) ترکیب نام برده می‌شود و آنیون (یون منفی) پس از آن ذکر می‌شود. 

بیشتر کاتیونها ، یونهای تک اتمی‌اند که توسط فلزات بوجود می‌آیند. اگر فلز تنها یک نوع کاتیون ایجاد کند، نامیون ، همانند فلز مربوط است یون سدیم است. یعنی فلز سدیمی که ابتدا بصورت گازی در آمده است و از سدیم یک الکترون با اعمال انرژی یونش گرفته شده استیون منیزیم است.  ، یون آلومینیوم است.

برخی از فلزات بیش از یک نوع کاتیون بوجود می‌آورند. در اینگونه موارد ، با نشان دادن تعداد بار کاتیونها در نامشان آنها را متمایز می‌کنیم. بار این نوع کاتیونها بصورت ارقام لاتین بعد از نام فارسی عنصر قرار داده می‌شود. ، یون مسو  ، یون مس  است. در روشی قدیمی‌تر برای متمایز کردن دو نوع یون بوجود آمده از یک فلز ، پسوندی به نام فلز افزوده می‌شود. در این روش ، هرگاه نماد فلزی از لاتین مشتق شده باشد، از نام لاتین فلز استفاده می‌شود.

پسوند "- و" برای یون دارای بار مثبت کمتر و پسوند "- یک" برای یون با بار مثبت بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.  ، یون کوپرو و  یون کوپریک است.  ، یون فرو و  یون فریک است.

توجه کنید که در روش بالا تعداد بارها بروشنی بیان نمی‌شود و نیز این روش برای فلزاتی که بیش از دو نوع کاتیون تولید می‌کنند، قابل استفاده نیست. 

آنیونهای تک‌اتمی از اتم فلزات به وجود می‌آیند. نام آنها از طریق حذف بخش آخر نام عنصر و افزودن پسوند "- ید" به باقیمانده به دست می‌آید یون کلرید است. ، یون اکسید است یون نیترید است. اما ، تمام آنیونهایی که نامشان به "ید" ختم می‌شود تک اتمی نیستند. بلکه معدودی آنیونهای چند اتمی نیز نامشان با این پسوند ختم می‌شود. مثلا  یون سیانید است. یون هیدروکسید است یون پروکسید است.

آنیونهای چند اتمی بسیاری شناخته شده‌اند. بعنوان مثال  یون پراکسید ،  یون کرومات ، یون سولفیت و یون آرسنات است. 

لایه اوزون چیست و چگونه کار می کند؟

لایه اوزون  می تواند مانع عبور اشعه هایی که نفوذپذیری بالایی دارند شود و اشعه هایی با نفوذپذیری کمتر را از خود عبور دهد. نور خورشید شامل طیفهای مختلفی از اشعه هایی با طول موجهای متفاوت است که نور مرئی بخشی از آن را شامل می شود. اشعه ماورائ بنفش و حتی اشعه هایی با طول موج کمتر از ماورای بنفش (UV) که برای حیات بسیار مضرند، در تشعشع خورشید وجود دارد.

این اشعه ها قابلیت نفوذ بسیار بالایی دارند. بعضی از این اشعه ها حتی می توانند از لایه های سطحی پوست عبور کنند و به بافتهای درونی برسند و به آنها آسیب برسانند. اشعه ماورای بنفش براحتی به پوست آسیب می رساند و یکی از علل اصلی سرطان پوست به شمار می رود. این اشعه باعث مرگ میکروارگانیسم ها می شود. 
این اشعه ها قابلیت نفوذ بسیار بالاتری نسبت به نور مرئی دارند ؛ چراکه طبق قوانین فیزیک ، هرچه یک اشعه طول موج کمتری داشته باشد، قابلیت نفوذ بیشتری دارد و اشعه های UV و اشعه های مخرب دیگر به مراتب طول موج کمتری از نور مرئی دارند. وجود پدیده ای مثل لایه ازن که باعث می شود نور مرئی به زمین برسد و پدیده های مرتبط با آن مثل فتوسنتز و... در زمین ممکن شود و از ورود اشعه های مخرب جلوگیری کند، حیات را به صورت کنونی امکان پذیر کرده است.

سن لایه ازن تقریبا به اندازه سن حیات در کره زمین است ، یعنی پس از وجود اولین موجودات تولیدکننده اکسیژن چندی طول نکشید که اکسیژن در اتمسفر زمین تحت تاثیر اشعه ماورای بنفش خورشید که در آن زمان بسیار بالا بود، تبدیل به اوزون (O3) شود و در پی تولید آن ، اشعه ماورای بنفش کمتری به سطح زمین رسید و امکان حیات بیشتری روی خشکی ها به وجود آمد. اشعه ماورای بنفش در این لایه باعث شکست پیوند مولکول های اکسیژن می شود و اتم آزاد اکسیژن تولید می کند که این اتم آزاد با ترکیب با مولکول های اکسیژن تولید O3 می کند.

در واقع انرژی اشعه های با طول موج پایین و با نفوذ در فرآیند شکست پیوندهای اکسیژن مستهلک می شود و از عبور آن جلوگیری می شود. در مکانهایی که غلظت این لایه کم می شود و اشعه ماورای بنفش براحتی از آن عبور می کند، در اصطلاح می گویند لایه اوزون سوراخ شده است.

ترکیبات فلوئور با چسبیدن به اتمهای آزاد اکسیژن و ایجاد ترکیب پایدار، از تشکیل O3 و واکنش آن با اشعه ماورای بنفش جلوگیری می کند. سرطان پوست ، آب مروارید و کاهش محصولات زراعی از جمله اثرات منفی تخریب لایه ازن به شمار          می روند. علاوه بر این ، زیست باکتری های مفیدی که به انسان کمک می کنند نیز به مخاطره می افتد؛ چرا که میکروارگانیسم ها بشدت به این اشعه حساس هستند. 

این لایه در فاصله 15 تا 30 کیلومتری زمین و در لایه استراتوسفر قرار دارد. اگرچه ترمیم زخمهای لایه اوزون حداقل 50سال طول می کشد، با این حال دانشمندان و متخصصان صنایع یخچال و... فعالیت گسترده ای را برای جلوگیری از ورود CFC ها که متهم ردیف اول تخریب لایه ازن به شمار می روند، آغاز کرده اند و امیدوارند چرخه ازن به صورت طبیعی خود برگردد. کلروفلوئور و کربنها ترکیباتی غیرسمی و بسیار پایدار هستند که با شروع صنعت یخچال سازی به عنوان ماده اصلی خنک کننده در یخچال ها، کولر ماشین و... به کار گرفته شدند. این ترکیبات هرگز محلول نیستند و بسختی تجزیه می شوند، در نتیجه مقدار کمی از آنها کافی است تا سالهای سال عملکرد لایه اوزون مختل شود.

پیوند یونی چیست؟

همانطور كه می دانید اتمها دارای الكترون و پروتون می باشند. بعضی از اتمها تمایل دارند كه الكترون خود را از دست بدهند. با توجه به اینكه الكترون دارای بار منفی و پروتون دارای بار مثبت می باشد و در حالت عادی تعداد الكترونها با پروتونها برابر می باشد و یا به عبارت دیگر تعداد بار + با بار – اتم برابر می باشد بنابراین وقتی یك الكترون از اتمی كنده می شود آن اتم دارای بار مثبت می شود. همچنین اتمهایی هستند كه تمایل دارند الكترون دریافت كنند كه در اینصورت دارای بار – می شوند. با قرار گرفتن اتمهای دارای بار- در كنار اتمهای با بار + ، پیوندی بین این اتمها بوجود می آید كه به پیوند یونی معروف است.

پیوند یونی نوعی از پیوند شیمیایی است که برپایه نیروی الکترواستاتیک بین دو یون با بار مخالف شکل می‌گیرد.

واکنش شیمیایی چیست ؟

واکنش شیمیایی:( Chemical reaction)‏ فرآیندی است که در آن ساختار ذره‌های تشکیل دهنده مواد اولیه دچار تغییر می‌شود؛ یعنی طی آن یک یا چند ماده شیمیایی به یک یا چند ماده شیمیایی دیگر تبدیل می‌شود.

انواع تغییرات مواد :

تغییراتی که در واکنشی بر روی مواد واکنش‌دهنده صورت می‌گیرد، بطور کلی به دو نوع تغییرات فیزیکی  و شیمیایی تقسیم می‌شوند.

تغییرات فیزیکی

در تغییرات فیزیکی فقط حالت فیزیکی ماده تغییر می‌یابد نه ساختار ذره‌های تشکیل دهنده ماده. بنابراین تغییرات همه حالات ماده مانند ذوب،انجماد، تبخیر، میعان، تصعید و چگالش و   همچنین انحلال نمکها     و بازها در آب، تغییر فیزیکی هستند.

تغییرات شیمیایی

در تغییرات شیمیایی اتصال اتمها به یکدیگر و آرایش الکترونی آن‌ها در واکنش دهنده‌ها تغییر می‌یابد. البته در یک واکنش شیمیایی، اتم‌ها نه بوجود می‌آیند و نه از بین می‌روند و تنها ترکیب، تجزیه یا بازآرایی می‌شوند. واکنش شیمیایی بیان یک تغییر شیمیایی است که ممکن است با آزاد کردنانرژی به صورت گرما، نور یا صوت همراه باشند و تولید گاز، تشکیل رسوب یا تغییر رنگ در پی داشته باشند.

همان طور که در پیش گفته شد، در تغییر شیمیایی ماهیت شیمیایی مواد تغییر می‌یابد و فرآورده‌های جدید با خواص متفاوت از مواد اولیه تولید می‌شود. بنابراین پدیده‌های زیر نمونه‌هایی از تغییرهای شیمیایی هستند:

·         سوختن انواع سوخت‌ها. مانند بنزین، نفت، گاز طبیعی و... در مجاورت هوا

·         زنگ زدن فلزات

·         رسیدن میوه

·         پختن غذا

·         فساد مواد

·         سفت شدن تدریجی سیمان

عوامل مؤثر بر سرعت یک واکنش به صورت زیر است:

1 ) خواص خود واکنش دهنده ها     2 )  اندازه ذرات واکنش دهنده ها

3 ) غلظت واکنش دهنده ها            4 )  فشار واکنش دهنده های گازی                     5 )  کاتالیست ها

فشارهوا چيست؟

فشار هوا ناشی از ضربات مولكول های هوا بر هر سطحی است كه در مجاورت هوا قرار دارد.بنابراین،هرچه تعداد ضرباتی كه به واحد سطح می خورد بیش تر باشد،به همان نسبت فشار هوا هم بیشتر می شود.به عنوان مثال اگر ظرف بسته ای را  حرارت دهیم،به علت افزایش دمای هوا،سرعت حركت مولكول های آن بیش تر می شود و با وجودی كه تعداد مولكول های هوای درون ظرف ثابت باقی می ماند،اما به علت افزایش سرعت مولكول ها تعداد ضرباتی كه دیواره می زنند زیادتر می شود و بنابراین فشار هوای درون ظرف افزایش میابد.

در هواشناسي منظور از فشار هوا وزن ستون هواست كه به هر نقطه وارد مي شود.

فشار هوا را چطور مي توان اندازه گيري كرد؟

را ههاي مختلفي براي اندازه گيري فشار هوا وجود دارد كه در ادامه به یک  نوع مهم و پر كاربرد از آنها اشاره خواهيم كرد.

اندازه گيري فشار هوا به كمك ستون مايع:

در اين روش لوله اي را كه يك سر آن باز و يك سر ديگر آن بسته است روي يك ظرف محتوي مايع مورد نظر به صورت وارونه قرار مي دهيم در اين حالت فشار هواي وارد بر سطح مايع باعث بالا رفتن محلول درون لوله خواهد شد با توجه به اين كه در مايعات فشار در تمام نقاط يكسان است پس فشار هواي وارد بر سطح مايع يا به عبارتي وزن ستون هوا با فشار ستون مايع يا به عيارتي وزن ستون مايع برابر خواهد بود . اين اساس سنجش فشار هواست . بسته به اين كه مايع انتخابي چه باشد ارتفاع ستون متفاوت خواهد بود. از آنجا كه جيوه مايعي است كه چگالي بالايي دارد به عنوان مايعي مناسب براي سنجش فشار به صورت استاندارد درآمد و واحد ميليمتر جيوه نيز به عنوان يكي از واحد هاي فشار پذيرفته شد. در صورتي كه مايع فشار سنج از جيوه باشد در سطح درياي آزاد ارتفاع ستون جيوه تقريبا 760 ميليمتر خواهد بود. از ديگر واحدهاي كاربردي در هواشناسي ميلي بار يا هكتو پاسكال است كه فشار هوا در سطح دريا تقريبا 1013 هكتو پاسكال است.

اگر به جاي جيوه از مايع ديگري مثلا آب استفاده بشود ارتفاع ستون آن چندين متر خواهد بود كه براي عمل اندازه گيري مناسب نيست.