در شرایط یکسان ، کدام قدرت پیوند هیدروژنی بیشتر دارد؟ H2O یا D2O

از مقادیر تجربی حاصل از اندازه گیری نقطه جوش آب معمولی و آب سنگین D2O  ممکن است چند برداشت  مختلف در مورد این اختلاف 1.5  درجه ای  صورت بگیرد .

1- ممکن است بگوییم که جرم آب سنگین بیشتر از آب معمولی است و نیروهای لاندن آب سنگین قویتر از آب معمولی است .

2- نظر دیگر اینست که یگوییم پیوند هیدروژنی در آب سنگین قویتر از آب معمولی است .

اجماع بیشتر روی نظر دوم است که حالا باید علت آنرا توضیح دهیم .

چرا پیوند هیدروژنی دوتریم قویتر از هیدروژن معمولی است ؟

اتم دوتریم دارای یک پروتون و یک نوترون در هسته است  در نیجه بعلت بزرگتر شدن هسته تاثیر بار مثبت بر الکترون دوتریم کمتر بوده ودر نتیجه دوتریم جاذبه هسته ضعیف تر و الکترونگاتیوی کمتری از هیدروژن معمولی داشته در نتیجه پیوند کوالانسی آن با اکسیژن منجر به مثبت تر شدن دوتریم و قوی تر شدن پیوند هیدروژنی آن میشود.همچنین نتایج انرژی پتانسیل مربوط به پیوند هیدروژنی آب معمولی و آب سنگین حکایت از سطح انرژی پایین تری برای آب سنگین می باشد.

نظر اول

The hydrogen bonds in deuterium oxide are slightly stronger than those in water. This is due to a quantum mechanical effect; the bonding interaction has a lower zero point energy due to the greater mass of the deuterium atom. It therefore requires more energy to excite the bonding electrons from the ground level to the dissociation point, and a higher boiling point is observed.

نظر دوم

I think in water and D2O the main factor is not Van Der Waals but rather hydrogen bonding. So the boiling point of D2O is higher than H2O not because of the london forces, but because of the difference in electronegativity between the hydrogen and the water, creating an electrostatic attraction.

This begs the more interesting question: why is deuterium's electronegativity different?

Just to clarify, electronegativity is the relative attraction an atom has for an electron.

Deuterium has a lower electronegativity than hydrogen, i.e it wants to give away its electron more. This is because the extra neutron increases the size of the nucleus and I think partially reduces the effect of the positive charge. Since deuterium has a lower electronegativity, there is a greater electronegativity difference between the deuterium and the oxygen, resulting in a stronger hydrogen bond

Stronger hydrogen bond = stronger intermolecular forces = greater boiling point

I don't think van der waals is relevant here TL;DR: In this case hydrogen bonding is more important than London forces