Bahsettiğiniz "şeker" sakkaroz , bir dissakarid (iki diğerinden oluşan bir şeker türü için kullandığımız süslü bir terim) monosakkaritler adı verilen şeker parçaları; bu durumda Glikoz ve Fruktoz'dur). Kimyadan bahsettiğinizde "şeker" pek çok şeye atıfta bulunduğu için sakaroz spesifikasyonunu gündeme getirmem gerektiğini düşündüm.

Her neyse şu şemaya bir göz atın:

Dikkatlice gözlemleyin ve bir sükroz molekülünde 8 -OH grubu (hidroksil grupları) olduğunu göreceksiniz. Şimdi neden dikkatinizi bu belirli gruplara yönelttim? Bunun nedeni, Hidrojen Bağı adlı büyüleyici bir fenomende yer alabilmeleridir (bunun hakkında zaten bir şeyler bildiğine inanıyorum, bu yüzden ayrıntılara girmeyeceğim).

Şimdi suya, H-bağlanma yeteneğine sahip bir çözünen eklediğinizde, tüm su moleküllerinin ve çözünen moleküllerin bir araya toplanmasına neden olur. Çözünen madde suyla ne kadar çok H-bağını gösterirse, tüm bu etkileşimin suyun akışına biraz direnç gösterme eğilimi o kadar artar. Her gerçek sıvının özünde bulunan bu "akışa direnme" yeteneği (elbette farklı derecelerde), viskozite dediğiniz şeydir.

Artık 8 hidroksil grubu ortaya çıkabilir bazı oldukça kapsamlı H-Bonding'de. Şeker çözeltisinin viskozitesine ne kadar katkıda bulunduğuna dair size kaba bir fikir vermek için gliserin (gliserol) düşünün. Bir kısmını parmaklarınızın arasına sürün, oldukça yapışkan değil mi? Şimdi mesele şu ki, bir gliserol molekülünde sadece 3 hidroksil grubu vardır. Öyleyse, yaklaşık 3 kat daha fazla hidroksil grubuna sahip olduğunda şeker çözeltisinin ne kadar daha fazla viskoz / yapışkan olması gerektiğini bir düşünün! [Hayır, H-bağının dikkate almanız gereken tek faktör olduğunu söylemiyorum ]. Tabii ki, şeker çözeltisi ne kadar konsantre olursa, sükroz molekülleri o kadar fazla ve dolayısıyla daha fazla H-bağı; böylece daha yapışkan ve daha yapışkan olur.

Şimdi, göz önünde bulundurmanız gereken başka bir şey de sükroz molekülünün geometrisidir . Şimdi, H-bağlama biti kadar önemli değil, ama yine de kayda değer. Bilmeniz gereken şey, sükroz molekülünün düzlemsel bir molekül olmadığı . 2 boyutlu bir yapı değil. Karbon halkaların düzleminin üstüne ve altına yapışan her türden grup var. Şimdi düşük konsantrasyonlarda bu gerçekten çok önemli bir şey değil, ancak konsantre çözümlerle uğraşırken hikaye değişir. İşte o zaman sükroz molekülünün 'tırtıklı' fiziği devreye girer. H-Bağının etkisini birleştirmeye ve akışı daha da engellemeye hizmet eder.

Molekülün geometrisinin önemi konusunda bu bit için bir analoji mi istiyorsunuz?

Bu kadar büyük olduğunu hayal edin bozuk para çuvalı. Onları yere atın ve o kadar iyi yayılırlar ki, aktılar deseniz yanılıyorsunuz. Ancak yapacak daha iyi bir işiniz olmadığını ve her madalyonun her iki yüzüne de birkaç vida yapıştırmaya karar verdiğinizi varsayalım. Tüm paralarınızı çuvala geri koyun ve hepsini boşaltmaya devam edin. Bu 'modifikasyonun' madeni paraların akışını ne kadar iyi engellediğini kolayca hayal edebilirsiniz ve muhtemelen şimdi, bu konuda moleküler geometrinin önemini daha iyi anlayabilirsiniz. [Bir tavsiye, o çuvalı güvenli bir şekilde kaldırın, ki birisi onu çivi bombası olarak kullanmasın ... Geçen gün Ansbach 'da ne olduğunu hepimiz biliyoruz.]

"Yapışkanlığının sorumlusu herhangi bir kimyasal olay var mı?" Doğaüstü biriyle karşılaştırıldığında mı demek istiyorsun? Günlük hayatta önemli olan her şeyin kimyasal bir temeli vardır. (Radyoaktivite, ağırlık ve hareket, çoğu kişinin "kimyasal" olmadığı konusunda hemfikir olduğu fizik örnekleridir.)

Şeker, polar organik bir bileşiktir. Aslında, "şeker" birkaç ilişkili polar organik bileşiğin adıdır. "Sofra şekeri" (ABD'de) sakarozun genel adıdır. Sükroz kimyasal olarak glikoz ve fruktoza parçalanabilir, her ikisi de şekerdir ve ayrıca ticari olarak satılır. Üç diyet şekeri glikoz, fruktoz ve galaktozdur - ve en yaygın olmasına rağmen sakarozun dahil edilmediğini fark edeceksiniz! (Vücut onu doğal olarak fruktoz ve glikoza böldüğünden, "ima yoluyla dahil edilir").

Şekerin yapışkan olmasının nedeni "hidrojen bağı" (H-bağı) nedeniyledir. Lisede, iki tür kimyasal katı (bileşik) olduğunu öğrenmiş olabilirsiniz: iyonik ve kovalent. Tüm kimya elektrik yüklerinden kaynaklanır. İyonik bileşikler, ücretler yönlü tercih olmadan davranır - kovalent bileşikler yoğunluğu sınırlı olduğu ve genellikle "bağlanmış" atomları arasında paylaşılır şarj yük yoğunluğu küresel düzgün varken. (Burada muhtemelen üçüncü tip katı olan metal bağını görmezden geliyorum). Adına rağmen, kimyasal bağlanmadan bahsederken H-bağlanma genellikle dahil edilmez (bazen böyledir, genellikle değildir). H-bağı, en zayıf kovalent bağdan daha zayıftır. Su, H-bağlaması nedeniyle fiziksel özelliklerinin çoğunu alan bir malzemeye örnektir. Yağmur damlalarının boyutu, böceklerin yüzeyinde yürüyebilme yeteneği ve erime ve kaynama noktalarının tümü, içinde doğal olarak meydana gelen H-bağından büyük ölçüde etkilenir. Şimdiye kadar en yaygın H-bağı, bir -OH grubu (büyük bir molekülün parçası) ile bir -O- "grubu" (genellikle O atomu desek de) arasındaki bağdır. Genellikle H-bağlarının -OH ... O- veya benzer bir şekilde çizildiğini görürsünüz. Ayrı moleküller arasındaki tipik etkileşimlerden çok daha güçlüdürler (ve söylediğim gibi, kovalent bağlı atomlar arasındaki bağ etkileşimlerinden daha zayıftır) (tabii ki, bunlar siyah / beyaz evet / hayır soruları değil, bir ölçek var güç ...)

Öyleyse şekerim! Sakkarozun yapısına bakarsanız (Wikipedia'ya bakınız), her molekülde 8-OH grubu olduğunu ve 3 tane daha O 'grubu' (toplam 11 O atomu H oluşturabilen toplam 11 O atomu) olduğunu göreceksiniz. tahviller). Bu çok fazla! Yani konsantre bir sükroz çözeltisinde, oldukça küçük sükroz moleküllerini zincirlere bağlayan çok sayıda H-bağı elde edeceksiniz. Aslında, yapabileceğiniz bir deney, konsantre bir şeker çözeltisini ısıtmak ve içine bir kaşık koyarak ve çabucak dışarı çekerek ip veya iplik yapıp yapamayacağınıza bakmaktır. Pamuk şeker, ABD'deki fuarlarda popülerdir ve buna dayanmaktadır (süreç ve tarifte yapılan deneme yanılma değişiklikleri ile iyileştirilmiş olmasına rağmen).

Plastikler zincir olarak var olan polimerlerdir. Çoğu yapıştırıcı da polimerlerdir. Cildimiz polimerlerden oluşmaktadır. Aslında cildimiz polar polimerlerden oluşmaktadır. Ve aynı zamanda kutupsal olan şeker cildimize "yapışma" eğiliminde olacaktır. Ancak sadece kutuplu değiller, her ikisi de H-bağlanma yeteneğine sahip. Yani, iki farklı kimyasal olgunuz var: konsantre şeker solüsyonları kohezif bir güce sahiptir (birbirine yapışır) ve yapışma mukavemetine (polar yüzeylere) sahiptir. Bunlar onu yapışkan yapan şeydir.

Açıklamadığım bir şey, "kutup" ile ne demek istediğim. Elektrik yükü ile ilgisi var. Moleküller bağlamında, negatif yük yoğunluğu, pozitif yük yoğunluğu ile aynı noktada merkezlendiğinde, bir molekül polar değildir. Merkezler çakışmadığında, molekül kutupsaldır (veya pozitif yük, negatif yükten tamamen farklı bir atom üzerindeyse VE onun bir tamsayı ise, buna iyonik molekül deriz) Başka bir deyişle, polar moleküller negatif ve pozitif yüklerin fraksiyonel ayrımına sahip moleküllerdir. Bundan biraz daha karmaşık: CO ₂ 'de, merkezi C atomuna göre O atomlarında "" daha fazla "negatif yük vardır. Ancak molekül doğrusal olduğundan (3 atom uzayda düz bir çizgi oluşturur), negatif yükün merkezi, hafif pozitif yüklü olmasına rağmen merkezi C atomundadır. NO ₂ hafifçe 'bükülmüş' bir moleküldür, düz değildir, bu nedenle her iki O atomundaki negatif yük eşit olsa da, "birbirini götürmez" ve molekül kutupsaldır. Dolayısıyla, polar olmayan (ve yük ayrımı olmayan) H ₂ gibi bir şeyden, yine polar olmayan ancak CO ₂ olan bir polarite "spektrumuna" sahibiz. NO ₂ 'a yük ayrımı ile, 134.3 °' lik bir merkezi bağ açısı ile polar, ancak HCl'ye (gaz halinde) sadece "hafifçe", H'ye çok polar (ancak yine de kovalent) +) İyonik çözelti içinde Cl (-).

Polar moleküller, polar olmayan moleküllerden daha fazla diğer polar moleküllerle etkileşime girecektir (diğer her şey eşittir). Polar olmayan moleküller, diğer polar olmayan moleküller ile çok az etkileşime girecektir ("dipol-dipol etkileşimleri" nedeniyle). Polar moleküller ile daha fazla etkileşime girerler ("indüklenmiş dipol etkileşimleri" nedeniyle) ve polar-polar moleküler etkileşimlere girdiğinizde, bazı özellikler üzerinde önemli etkilerden bahsediyorsunuz. H-bağı, çok güçlü bir polar-polar etkileşim türüdür; ve H atomuna çok özeldir.