हायड्रोजन बाँड वि व्हॅन डर वाल्स
ही तुलना हायड्रोजन बंध आणि व्हॅन डेर वाल्स बल, दोन प्राथमिक आंतरआण्विक आकर्षणांमधील फरकांचा शोध घेते. पदार्थांचे भौतिक गुणधर्म निश्चित करण्यासाठी दोन्ही आवश्यक असले तरी, त्यांच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक्स, बंध ऊर्जा आणि त्यांच्या निर्मितीसाठी आवश्यक असलेल्या विशिष्ट आण्विक परिस्थितींमध्ये ते लक्षणीयरीत्या भिन्न आहेत.
ठळक मुद्दे
- हायड्रोजन बंधांना विशिष्ट 'दाता' अणूंची आवश्यकता असते, तर व्हॅन डेर वाल्स बल सार्वत्रिक असतात.
- पाणी आणि बर्फाच्या अद्वितीय गुणधर्मांसाठी हायड्रोजन बंधन जबाबदार आहे.
- रेणूचा आकार आणि पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढत असताना व्हॅन डेर वाल्सचे बल वाढते.
- हायड्रोजन बंध हे तात्पुरत्या व्हॅन डेर वाल्स द्विध्रुवांपेक्षा लक्षणीयरीत्या मजबूत आणि अधिक स्थिर असतात.
हायड्रोजन बंध काय आहे?
जेव्हा हायड्रोजन नायट्रोजन, ऑक्सिजन किंवा फ्लोरिन सारख्या अत्यंत विद्युत-निगेटिव्ह अणूंशी जोडले जाते तेव्हा एक मजबूत द्विध्रुव-द्विध्रुवीय आकर्षण उद्भवते.
- परस्परसंवादाचा प्रकार: मजबूत द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय
- मुख्य घटक: हायड्रोजन (प्रोटॉन दाता)
- ताकद: ५ ते ३० kJ/mol
- आवश्यकता: H, N, O, किंवा F शी जोडलेले
- निसर्ग: दिशात्मक आणि विशिष्ट
व्हॅन डेर वाल्स फोर्सेस काय आहे?
इलेक्ट्रॉन घनतेतील तात्पुरत्या चढउतारांमुळे सर्व अणू आणि रेणूंमधील कमकुवत, सार्वत्रिक आकर्षण.
- परस्परसंवादाचा प्रकार: फैलाव/प्रेरित द्विध्रुवीय
- मुख्य घटक: इलेक्ट्रॉन ढगांची ध्रुवीकरणक्षमता
- ताकद: ०.४ ते ४ किलोज्यूल/मोल
- आवश्यकता: सर्व अणू/रेणूंमध्ये अस्तित्वात आहे
- निसर्ग: दिशाहीन आणि सार्वत्रिक
तुलना सारणी
| वैशिष्ट्ये | हायड्रोजन बंध | व्हॅन डेर वाल्स फोर्सेस |
|---|---|---|
| सापेक्ष ताकद | सर्वात मजबूत आंतररेण्विक बल | सर्वात कमकुवत आंतररेण्वीय बल |
| समाविष्ट असलेले पदार्थ | HN, HO, किंवा HF बंध असलेले रेणू | सर्व अणू आणि रेणू |
| कायमस्वरूपी | कायमस्वरूपी द्विध्रुवीय संवाद | अनेकदा तात्पुरते किंवा चढउतार असलेले |
| उकळत्या बिंदूवर परिणाम | उकळत्या बिंदूंमध्ये लक्षणीय वाढ होते | उकळत्या बिंदूंमध्ये किरकोळ योगदान |
| अंतर अवलंबित्व | कमी अंतरावर कृती करते | अत्यंत कमी अंतरावर काम करते |
| जीवशास्त्रातील भूमिका | डीएनए बेस पेअरिंग आणि प्रोटीन फोल्डिंग | पडदा स्थिरता आणि एंजाइम बंधन |
तपशीलवार तुलना
शक्तीची उत्पत्ती
हायड्रोजन बंधन हे एका कायमस्वरूपी, मजबूत द्विध्रुवीय घटकापासून निर्माण होते जेव्हा हायड्रोजनची इलेक्ट्रॉन घनता एका अतिशय इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह शेजारी (N, O, किंवा F) द्वारे काढून टाकली जाते. यामुळे एक 'नग्न' प्रोटॉन राहतो जो जवळच्या रेणूंवरील एकाकी जोड्यांकडे जोरदारपणे आकर्षित होतो. व्हॅन डेर वाल्स बल, विशेषतः लंडन डिस्पर्शन बल, इलेक्ट्रॉनच्या सतत हालचालीमुळे उद्भवतात, ज्यामुळे क्षणिक, चमकणारे द्विध्रुवीय घटक तयार होतात जे शेजारच्या अणूंमध्ये समान शुल्क निर्माण करतात.
शक्ती आणि ऊर्जा स्केल
रासायनिक आकर्षणांच्या पदानुक्रमात, हायड्रोजन बंध हे सामान्य व्हॅन डेर वाल्स बलांपेक्षा सुमारे दहा पट अधिक मजबूत असतात परंतु तरीही सहसंयोजक बंधांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमकुवत असतात. जरी एकच व्हॅन डेर वाल्स परस्परसंवाद नगण्य असला तरी, ते मोठ्या रेणूंमध्ये (पॉलिमर सारख्या) शक्तिशाली बनू शकतात जिथे या हजारो लहान आकर्षणांची बेरीज एक महत्त्वपूर्ण एकूण बलापर्यंत होते.
भौतिक गुणधर्मांवर प्रभाव
हायड्रोजन बंधाची उपस्थिती स्पष्ट करते की पाणी खोलीच्या तापमानाला वायूपेक्षा द्रव का असते; या तीव्र आकर्षणांना तोडण्यासाठी त्याला भरपूर उष्णता आवश्यक असते. याउलट, व्हॅन डेर वाल्स बलांमुळेच निऑन सारख्या उदात्त वायू किंवा मिथेन सारख्या ध्रुवीय नसलेल्या रेणूंचे द्रवीकरण होऊ शकते, जरी हे केवळ अत्यंत कमी तापमानातच घडते कारण बल कमकुवत आहे.
विशिष्टता आणि दिशात्मकता
हायड्रोजन बंध हे अत्यंत दिशात्मक असतात, म्हणजेच बंध सर्वात मजबूत होण्यासाठी अणूंना विशिष्ट भूमितीमध्ये संरेखित करणे आवश्यक आहे, जे डीएनएच्या दुहेरी-हेलिक्स रचनेसाठी महत्वाचे आहे. व्हॅन डेर वाल्स बल दिशाहीन आणि सार्वत्रिक आहेत; ते एका 'चिकट' आवरणासारखे कार्य करतात जे सर्व कणांना त्यांच्या अभिमुखतेची पर्वा न करता प्रभावित करते, जर ते स्पर्श करण्यासाठी पुरेसे जवळ असतील तर.
गुण आणि दोष
हायड्रोजन बंध
गुणदोष
- +द्रव पाणी सक्षम करते
- +जटिल जीवन स्वरूप स्थिर करते
- +बंधनात उच्च विशिष्टता
- +अंदाजे दिशात्मक भूमिती
संरक्षित केले
- −विशिष्ट इलेक्ट्रोनॅगेटिव्ह अणूंची आवश्यकता असते
- −ध्रुवीय रेणूंपुरते मर्यादित
- −उष्णतेमुळे सहज विस्कळीत
- −तोडण्यासाठी उच्च ऊर्जा खर्च
व्हॅन डेर वॉल्स
गुणदोष
- +प्रत्येक पदार्थावर कार्य करते
- +पॉलिमरमध्ये समेटिव्ह स्ट्रेंथ
- +वायू द्रवीकरण करण्यास अनुमती देते
- +पृष्ठभाग जलद चिकटण्यास मदत करते
संरक्षित केले
- −वैयक्तिकरित्या अत्यंत कमकुवत
- −अत्यंत अंतर-संवेदनशील
- −लहान अणूंमध्ये अप्रत्याशित
- −कंपनांवर सहज मात करा
सामान्य गैरसमजुती
हायड्रोजन बंध हे सहसंयोजक बंधांसारखे 'वास्तविक' रासायनिक बंध आहेत.
'बंध' हे नाव असूनही, ते प्रत्यक्षात मजबूत आंतर-आण्विक आकर्षण आहेत. नवीन रासायनिक प्रजाती तयार करण्यासाठी त्यामध्ये इलेक्ट्रॉनचे सामायिकरण किंवा हस्तांतरण समाविष्ट नाही, जरी ते इतर द्विध्रुवीय परस्परसंवादांपेक्षा खूप मजबूत आहेत.
व्हॅन डेर वाल्स बल फक्त ध्रुवीय नसलेल्या रेणूंमध्येच अस्तित्वात असतात.
अपवाद वगळता सर्व अणू आणि रेणूंमध्ये व्हॅन डेर वाल्स बल असतात. ध्रुवीय रेणूंमध्ये, ते द्विध्रुव-द्विध्रुव किंवा हायड्रोजन बंध यासारख्या मजबूत बलांनी झाकलेले असतात.
हायड्रोजन कोणत्याही इलेक्ट्रोनॅगेटिव्ह घटकासह हे बंध तयार करू शकते.
हायड्रोजन बंधन विशेषतः नायट्रोजन, ऑक्सिजन आणि फ्लोरिनपुरते मर्यादित आहे. क्लोरीन सारख्या घटकांमध्ये उच्च इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटी असते परंतु ते इतके मोठे असतात की हायड्रोजन अणू खऱ्या हायड्रोजन बंध तयार होण्यासाठी पुरेसा जवळ जाऊ शकत नाही.
व्हॅन डेर वाल्सची शक्ती नेहमीच खूप कमकुवत असते.
मोठ्या प्रणालींमध्ये, ते महत्त्वाचे असतात. उदाहरणार्थ, गेको उभ्या काचेच्या पृष्ठभागावर चालू शकतात कारण त्यांच्या पायाच्या केसांच्या आणि पृष्ठभागाच्या दरम्यान लाखो व्हॅन डेर वाल्सच्या परस्परसंवादाचा एकत्रित परिणाम होतो.
वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न
हायड्रोजन बंध किंवा व्हॅन डेर वाल्स बल यापैकी कोणते बल अधिक मजबूत आहे?
पाण्यामध्ये व्हॅन डेर वॉल्सची शक्ती असते का?
डीएनएमध्ये हायड्रोजन बंध इतका महत्त्वाचा का आहे?
आण्विक वजन व्हॅन डर वाल्स शक्तींवर कसा परिणाम करते?
व्हॅक्यूममध्ये हायड्रोजन बंध तयार होऊ शकतात का?
या बंधांमुळे बर्फ पाण्यापेक्षा कमी घनता का आहे?
लंडनमधील विखुरलेल्या शक्ती व्हॅन डेर वाल्स सारख्याच आहेत का?
उच्च तापमानात या बलांचे काय होते?
निकाल
ध्रुवीय पदार्थांमध्ये उच्च उकळत्या बिंदू आणि विशिष्ट आण्विक आकार स्पष्ट करण्यासाठी हायड्रोजन बंध निवडा. सर्व कणांमधील, विशेषतः ध्रुवीय नसलेल्या वायूंमध्ये, आणि मोठ्या सेंद्रिय रेणूंच्या संरचनात्मक अखंडतेचे वर्णन करण्यासाठी व्हॅन डेर वाल्स बलांचा वापर करा.
संबंधित तुलना
अणुक्रमांक विरुद्ध वस्तुमानक्रमांक
अणुक्रमांक आणि वस्तुमानसंख्येतील फरक समजून घेणे हे नियतकालिक सारणीवर प्रभुत्व मिळविण्यातील पहिले पाऊल आहे. अणुक्रमांक हा घटकाची ओळख निश्चित करणारा एक अद्वितीय फिंगरप्रिंट म्हणून काम करतो, तर वस्तुमानसंख्या ही अणुकेंद्रकाचे एकूण वजन दर्शवते, ज्यामुळे आपल्याला एकाच घटकाच्या वेगवेगळ्या समस्थानिकांमध्ये फरक करता येतो.
अभिक्रियाक विरुद्ध उत्पादन
कोणत्याही रासायनिक प्रक्रियेत, अभिक्रियाक हे परिवर्तनातून जाणारे प्रारंभिक पदार्थ असतात, तर उत्पादने म्हणजे त्या बदलामुळे निर्माण होणारे नवीन पदार्थ असतात. हा संबंध पदार्थ आणि उर्जेचा प्रवाह परिभाषित करतो, जो अभिक्रियेदरम्यान रासायनिक बंध तुटून तयार होण्याद्वारे नियंत्रित होतो.
अमिनो आम्ल विरुद्ध प्रथिने
जरी ते मूलभूतपणे एकमेकांशी जोडलेले असले तरी, अमीनो आम्ले आणि प्रथिने जैविक बांधणीच्या वेगवेगळ्या टप्प्यांचे प्रतिनिधित्व करतात. अमीनो आम्ले वैयक्तिक आण्विक बांधकाम घटक म्हणून काम करतात, तर प्रथिने ही जटिल, कार्यात्मक रचना असतात जेव्हा ही एकके विशिष्ट क्रमांमध्ये एकमेकांशी जोडली जातात आणि सजीव प्राण्यांमधील जवळजवळ प्रत्येक प्रक्रियेला चालना देतात.
अॅलिफॅटिक विरुद्ध सुगंधी संयुगे
हे सर्वसमावेशक मार्गदर्शक सेंद्रिय रसायनशास्त्राच्या दोन प्राथमिक शाखा असलेल्या अॅलिफॅटिक आणि अॅरोमॅटिक हायड्रोकार्बन्समधील मूलभूत फरकांचा शोध घेते. आम्ही त्यांच्या संरचनात्मक पाया, रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता आणि विविध औद्योगिक अनुप्रयोगांचे परीक्षण करतो, ज्यामुळे वैज्ञानिक आणि व्यावसायिक संदर्भात या विशिष्ट आण्विक वर्गांना ओळखण्यासाठी आणि त्यांचा वापर करण्यासाठी एक स्पष्ट चौकट प्रदान होते.
आम्ल विरुद्ध आम्लारी
हे तुलनात्मक विवेचन रसायनशास्त्रातील आम्ले आणि आम्लारी यांचा अभ्यास त्यांच्या वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्मांद्वारे, द्रावणातील वर्तन, भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म, सामान्य उदाहरणे आणि रोजच्या जीवनात तसेच प्रयोगशाळेतील संदर्भात त्यांच्यातील फरक स्पष्ट करण्यासाठी करते. यामुळे रासायनिक अभिक्रियांमध्ये, सूचकांमध्ये, pH पातळी आणि उदासिनीकरणात त्यांची भूमिका स्पष्ट होण्यास मदत होते.