barwy i kształty.doc

12

Barwa, kolor, choć z pozoru cecha rzeczywista materii (przyzwyczailiśmy się, że wszystko ma swój kolor) w rzeczywistości jest cechą subiektywną. Barwa nie istnieje w rzeczywistości a jedynie powstaje wrażenie barwy w naszym mózgu. Niektórzy ludzie z upośledzeniem pewnych funkcji nerwu wzrokowego, oka lub mózgu nie widza kolorów lub nie rozróżniają niektórych z nich (dalto-nizm). Także zbadanie problemu koloru z fizycznego punktu widzenia prowadzi do wniosku, że ko­lor nie jest stałą cechą danej substancji.

Krótki wstęp do fizjologii widzenia:

W oku znajdują się dwa rodzaje komórek wrażliwych na światło - czopki i pręciki. Pręciki są wrażliwe na światło o małym natężeniu i niewrażliwe na barwy. To one pozwalają widzieć w bar­dzo nawet słabym oświetleniu. Znane jest przysłowie: „W nocy wszystkie koty są czarne" co jest podsumowaniem doświadczenia, że w słabym świetle nie rozróżniamy kolorów.

Za widzenie barwne odpowiadają trzy rodzaje czopków wrażliwych na kolory: niebieski, czerwony i zielony. I w czopkach, i w pręcikach znajdują się cząsteczki substancji, które absorbują fotony i pod ich wpływem wywołują impulsy w nerwie wzrokowym.

W światłoczułych komórkach oka znajduje się substancja - rodopsyna. Składa się ona z białka opsyny i części niebiałkowej - retinalu. Retinal może występować w dwóch formach izomerycz­nych: cis i trans. Forma cis- retinalu pochłaniając foton przechodzi w formę trans- i w ten sposób powstaje lumirodopsyna. Lumirodopsyna jest związkiem nietrwałym i szybko rozpada się na trans-retinal i opsynę, co wyzwala impuls nerwowy przenoszony do mózgu, gdzie wywołuje proces wi­dzenia.

Pod wpływem enzymów forma trans- retinalu powraca do formy cis- i powoli, w ciemności, przez łączenie się z opsyną, następuje resynteza rodopsyny.

W oku występują trzy rodzaje czopków, z których każdy jest wrażliwy na określony zakres długości fali świetlnej:

promieniowanie fioletowo-niebieskie(około 450nm)

promieniowanie zielono-żółte (około 550nm)

pochłaniające promienie czerwono-pomarańczowe (około 600nm)

Gdy wszystkie czopki pobudzane są równomiernie i jednocześnie powstaje wrażenie barwy białej. W przypadku braku pobudzenia widzimy barwę czarną (lub dokładniej, nie widzimy nic i to jest ta barwa czarna).

A teraz strona fizyczna zagadnienia.

Światło widzialne (a więc to, które u zdecydowanej większości ludzi wywołuje widzenie barwne) jest maleńkim wycinkiem szerokiego spektrum promieniowania elektromagnetycznego.

Promieniowanie elektromagnetyczne, to zachodzące periodycznie w przestrzeni regularne zakłócenia (zmiany natężenia) pola elektromagnetycznego. Cały zakres spektrum promieniowania elektromagnetycznego, ze względu na zastosowanie, kolejność odkryć poszczególnych zakresów, skutki działania na materię itp., dzielimy zazwyczaj na promieniowanie przenikliwe g, promieniowanie rentgenowskie X, ultrafiolet (UV), zakres widzialny, podczerwień IR, mikrofale, fale radiowe. Zakres widzialny obejmuje spektrum od około 350 nm do około 900 nm. Każda długość fali z tego zakresu związana jest z wielkością kwantu niesionej energii (E=hv; h - stała Plancka, v - częstotliwość drgań) oraz z konkretną barwą. Barwa zmienia się od fioletowej (stąd zakres poprzedzający nazwano ultrafiolet, nadfiolet) poprzez niebieską, zieloną, żółtą i pomarańczową do czerwonej (stąd następny zakres nazywamy podczerwienią). Okazało się jednak, że wrażenie danej barwy można wywołać na rożne sposoby. Na przykład wrażenie barwy pomarańczowej odbierzemy wówczas gdy „zmieszamy" ze sobą promieniowanie z zakresu czerwonego i żółtego (tak mieszamy farby dla uzyskania pożądanej barwy) ale także wtedy, gdy do oka dotrze promieniowanie białe z którego usunięto odpowiednimi filtrami promienie zakresu niebieskiego. Pierwszy sposób to metoda addytywna (sumowanie barw) a drugi to subtraktywna (odejmowanie, wykluczanie). W pierwszej i drugiej metodzie wyróżniamy trzy główne kolory, przy pomocy których (mieszając je w odpowiednich proporcjach natężenia) można otrzymać wszystkie pozostałe.

W pierwszej metodzie to czerwień, zieleń i błękit (RGB red, green, blue) druga to CMY (cyan, magenta, yellow).

Należy też zwrócić uwagę na pewne różnice związane ze sposobem dojścia promieniowania do oka. Jeśli (co zdarza się najczęściej) promieniowanie słoneczne (światło białe) oświetla obserwowany przez nas przedmiot, to do oka dociera ta część promieniowania, która nie została pochłonięta, a została rozproszona. Jeśli jest to np. żółta płaszczyzna, to oznacza, że substancje zawarte na powierzchni pochłaniają wszystkie barwy, poza żółtą (co mało prawdopodobne, bo technicznie bardzo trudne do uzyskania) lub bardziej prawdopodobnie odbijają (rozpraszają) promienie wszelkiej barwy prócz fioletowej, którą pochłaniają. Oświetlenie takiej powierzchni światłem z zakresu promieniowania o barwie fioletowej spowoduje, że odbierzemy tę powierzchnię jako czarną, bowiem fioletowe światło zostanie pochłonięte i do oka nie dotrze żadne promieniowanie. Oświetlenie tej powierzchni światłem, w skład którego wchodzić będą promienie zakresu fioletowego i np. zielonego, da wrażenie barwy zielonej, bowiem fiolet zawarty w tym oświetleniu zostanie pochłonięty. Tak więc barwa zależy od składu spektralnego światła oświetlającego daną płaszczyznę, co każdy nie raz doświadczył kupując ubranie wieczorem przy świetle świetlówek w sklepie i oglądając je nazajutrz w świetle dnia.

Pamiętam, że będąc mniej więcej w Twoim wieku rozmyślałem nad problemem koloru lustra.

Ponieważ w lustrze odbija się zawsze otoczenie, to oczywiste, że nie jest to kolor lustra, tylko odbicia. Zatem kolor lustra można obserwować tylko po ciemku a wówczas nic nie widać. Zatem, czy ktoś wie jaki kolor ma lustro?

Zatem pamiętajmy, że barwa w świetle odbitym i przechodzącym (przedmioty przezroczyste)

zależy od barwy (składu spektralnego) światła oświetlającego. Barwa nie jest zatem cechą

charakterystyczną substancji. Cechą charakterystyczną związaną z barwą jest barwa światła

pochłanianego. Ten parametr dość silnie związany jest ze strukturą cząsteczki barwnika.

Trochę więcej znajdziesz na stronie http://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/ogolna/czasteczka.htm

a tam dalej idź: badanie struktury; UV; więcej na ten temat.

Zobacz też wstęp: http: //www. mlyniec.gda.pl/~chemi a/kol ory_ramka.htm

Natomiast rzeczą obiektywną, charakterystyczną i niezmienną jest długość fali promieniowania wysyłana przez wzbudzone atomy. Na przykład podczas wyładowań w bańce wypełnionej parami sodu następuje emisja światła o barwie żółtej, o ściśle określonej długości fali. Jest to wynik powrotu elektronów walencyjnych atomów sodu na orbital podstawowy, które to elektrony wcześniej pod wpływem sił zewnętrznych zostały przeniesione na poziomy wzbudzone. Jest to lampa sodowa (często takie lampy o żółtej barwie światła oświetlają nasze ulice), która emituje ściśle określoną długość l fali świetlnej, zgodnie ze wzorem E=h v czyli E=h c/1 (c - szybkość światła w próżni). E czyli energia kwantu jest równa różnicy energii poziomów między którymi następuje przejście w atomie sodu (lub innego pierwiastka). Atom pierwiastka pełni tu rolę przetwornika energii, zamieniając energię elektryczną na światło - energię promienistą. Podobnie rzecz ma się w żarówkach żarowych (tych „klasycznych"), gdzie rozgrzany drucik wolframowy emituje światło prawie białe, czyli wszystkie długości z zakresu widzialnego, ale z nieco zachwianymi proporcjami udziału poszczególnych długości. W stosunku do światła słonecznego mniej tam fioletu a więcej żółtego i czerwonego.

Standardy CMY i RGB są szeroko wykorzystywane w technice obrazowania (telewizory, film, fotografia, drukarki kolorowe, poligrafia, monitory LCD). Wszędzie tam, gdzie praktycznie nie istnieje możliwość stworzenia niezależnie tych ponad 16 milionów barw i odcieni, możliwość wykorzystania trzech czy czasem pieciu-sześciu barw podstawowych do tworzenia, poprzez mieszanie, prawie dowolnego odcienia barwy to rzecz nie do przecenienia.

Może jeszcze jedna sprawa przyda Ci się do referatu - temperatura barwowa światła białego. W dużym skrócie można powiedzieć, że jest to temperatura do jakiej należy rozgrzać ciało idealnie czarne, by emitowało światło takie jak określone tą temperaturą. Na przykład świeca daje światło o temperaturze około 2000 K, żarówki około 3000 K, światło słoneczne to 5500 K, tyle samo lampa

błyskowa, zaś światło słoneczne w cieniu nawet 10 000 K. Każdy, kto parał się kiedykolwiek barwna fotografią czy videofilmowaniem zna to przykre zjawisko, jak na zdjęciu czy filmie nagle piękna dziewczyna ma zielonkawą twarz, a biała suknia ślubna wygląda jakby zżółkła ze starości a białe ściany są pomarańczowe itp. To jeszcze jeden dowód na to, że barwa nie istnieje jako taka a jest jedynie wytworem naszego mózgu. Tu zwyczajnie mózg nas oszukuje. My wiemy, że ściana jest biała (nasz mózg ma to zapisane w swoim „zestawie doświadczalnych wzorców") i nie jesteśmy w stanie zauważyć, że oświetlona żarówką, która daje światło o odcieniu żółtym, ma teraz barwę żółtą (opis zjawiska był wyżej). My tego nie zauważamy, bo nasz mózg nas oszukuje, ale rejestracja mechaniczna (zdjęcie), która takiego „oszukującego" mózgu nie ma zarejestruje to dokładnie. Tak powstało pojęcie temperatury barwowej, określającej odchylenia bieli od bieli w świetle słonecznym, oraz mechanizm balansu bieli, czyli mechanicznego usunięcia w czasie rejestracji tego niepożądanego i nie zauważanego w naturze zabarwienia (jak mówią fachowcy „zafarbu") bieli.

Najłatwiej zauważyć, że żarówka nie daje światła białego, zaświecając ją w jasny dzień - wówczas wyraźne widać żółtawe zabarwienie jej światła.

Podobnie wygląda sprawa z rożnymi „zafarbami" pochodzącymi od światła odbitego (owe

zielonkawe twarze dziewczyn w zielonych bluzkach).  Tu już jest potrzebna ingerencja

komputerowa w cyfrowy obraz lub odpowiednie przygotowanie sesji zdjęciowej.

Długości fal układają się jak kolory tęczy, w kolejności czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony,

niebieski fioletowy. Tworząc z tych kolorów tzw. koło barw, możemy szybko określić kolor

dopełniający:

czerwony

Jeśli ze światła białego usuniemy część promieniowania o długościach fal dających barwę czerwoną otrzymamy światło o barwie zielonej (kolor dopełniający do czerwonego). Podobnie z każdą inną parą barw, leżącą w kole barw na przeciwko siebie. Kolory pochodne uzyskuje się przez zmieszanie dwóch podstawowych: pomarańczowy z czerwonego i żółtego, zielony z niebieskiego i żółtego a fioletowy z niebieskiego i czerwonego.

Z czasów baardzo dawnych pamiętam wierszyk, niezbyt mądry ale pozwalający zapamiętać kolejność barw:

Czemu patrzysz żabko zielona na głupiego fanfarona (czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, granatowy, fioletowy)

Pod pojęciem cząsteczki rozumiemy trwały układ złożony z co najmniej z dwóch atomów (tego samego pierwiastka lub różnych pierwiastków) powiązanych wiązaniem chemicznym dowolnego typu. Cząsteczka ma zdefiniowany skład i budowę. Połączenia atomów, które nie spełniają powyższych warunków nie są cząsteczkami, nawet jeśli w zapisach reakcji chemicznych zapisujemy je tak jak inne cząsteczki. Dobrym przykładem jest tu sól kuchenna - chlorek sodu - NaCl, który mimo zapisu sugerującego istnienie cząsteczki dwuatomowej złożonej z atomu sodu i atomu chloru nigdy w takiej postaci nie występuje. Jako ciało stałe jest tzw. kryształem jonowym, czyli makrocząsteczką o wzorze NaxClx, gdzie x jest liczbą zmienną i nieokreśloną (zależy od wielkości kryształu); w roztworze występuje w postaci jonów Na+ i Cl- nie tworzących zdefiniowanej co do składu i budowy cząsteczki. Także w postaci ciekłej (stopiony kryształ) tworzy mieszaninę równej ilości jonów sodowych i chlorkowych. Należy zatem być ostrożnym w używaniu pojęcia cząsteczka, bowiem w wielu przypadkach jest to, z chemicznego punktu widzenia, określenie nieprawidłowe. Cząsteczek nie tworzą prawie wszystkie silne elektrolity, które tak jak NaCl w różnych układach są mniej lub bardziej uporządkowaną mieszaniną jonów. Nie można również, z formalnego punktu widzenia, mówić o cząsteczce polimeru, tak  naturalnego (np. celuloza, białko, skrobia) jak i sztucznego (np. polistyren, polichlorek winylu, polidimetylosiloksan), bowiem substancje te nie są jednoznacznie określone co do składu i budowy lecz stanowią mieszaniny cząsteczek bardzo podobnych, ale jednak nie identycznych. Z przyczyn praktycznych dość często nie zwracamy większej uwagi na rzeczywistą postać związku chemicznego (cząsteczki, pary jonowe, asocjaty itp.), są jednak momenty gdy trzeba dokładnie przyjrzeć się formie występowania danego związku, by zrozumieć pewne jego właściwości (np. wysoką temperaturę wrzenia wody czy wartość ciśnienia osmotycznego roztworu danej substancji).

Cząsteczkę chemiczną charakteryzują przede wszystkim dwa czynniki - skład pierwiastkowy i struktura. Pierwszy określa ile i jakich atomów (których pierwiastków) tworzy cząsteczkę, drugi zaś - jak te atomy są połączone między sobą. Na przykład cząsteczkę glukozy opisuje wzór sumaryczny C6H12O6, który mówi, że cząsteczkę tworzą atomy węgla (6 atomów) wodoru (12 atomów) i atomy tlenu (6 atomów). Wzór ten jednak nic nie mówi na temat, jak te atomy łączą się między sobą, a co gorsza istnieje wiele substancji mających taki sam wzór sumaryczny a zupełnie inne właściwości chemiczne i fizyczne. Opis struktury cząsteczki, czyli określenie który atom tworzy wiązania z którym, identyfikuje konkretny związek o wiele bardziej precyzyjne, nie jest jednak opisem całkowicie wystarczającym, bowiem niekiedy właściwości chemiczne i fizyczne  związku zależą także od tego, jak  poszczególne atomy i grupy atomów (zwane grupami funkcyjnymi) są rozmieszczone względem siebie w przestrzeni (szczególnie istotne jest to w przypadku reakcji w organizmie żywym - patrz biochemia).

W praktyce najczęściej wystarczają nam schematyczne wzory strukturalne, zapisywane w sposób mniej lub bardziej uproszczony - nie wolno nam jednak zapominać, że o właściwościach chemicznych decyduje prawdziwa struktura, o wiele bardziej skomplikowana niż to co zapisujemy na papierze jako wzór chemiczny. Powinniśmy pamiętać, że między rzeczywistą strukturą a zapisywanymi przez nas wzorami jest relacja podobna do tej, jaka panuje między brzmieniem muzyki a jej zapisem nutowym.

Najprostszym zapisem symbolicznym cząsteczki jest wzór elementarny. Mówi on, z atomów jakich pierwiastków składa się cząsteczka związku i w jakich proporcjach ilościowych występują one w cząsteczce. Nie mówi jednak nic o rzeczywistej ilości atomów budujących cząsteczkę. Tę ostatnia wiadomość przekazuje nam wzór sumaryczny. Wzór sumaryczny można łatwo wywieść z wzoru elementarnego, jeżeli znamy masę cząsteczkowa substancji. Masa cząsteczkowa to suma mas atomowych wszystkich atomów tworzących dana cząsteczkę. Pewne podstawowe wiadomości na temat struktury cząsteczki dają nam wzory strukturalne - od uproszczonych, schematycznych po przestrzenne modele. Ze względu na trudności w przedstawieniu przestrzennej struktury na płaszczyźnie, dość często stosuje się umowne symbole, pomagające zrozumieć rzeczywistą budowę przestrzenną związku. Dwa związki zapisane poniżej (wzorami pod kreską) są identyczne jeśli chodzi o wzór sumaryczny i wszelkie uproszczone zapisy wzorów strukturalnych na płaszczyźnie. Dopiero umowa o zaznaczaniu w różny sposób wiązań skierowanych nad płaszczyznę papieru i pod płaszczyznę, pozwala wyraźnie rozróżnić te dwa związki. Różnica polega wyłącznie na innym usytuowani wiązania zaznaczonej na czerwono grupy hydroksylowej. Poniżej (nad kreską) mamy cztery różne zapisy tego samego związku (ester etylowy kwasu fenylooctowego). 

Trzeba również pamiętać, że wzory zapisywane na papierze najczęściej nie uwzględniają również kątów między wiązaniami, wielkości (ani stosunków rozmiarów) poszczególnych atomów oraz długości wiązań. Ponadto pamiętać też trzeba, że wszystkie elementy cząsteczki są w ciągłym ruch - oscylacje, rotacje, deformacje kątów między wiązaniami - tak że żaden wzór nie jest w stanie oddać pełnej rzeczywistości.

W bardzo dużym uproszczeniu można powiedzieć, że cząsteczka to atomy i wiązania. O ile atomy w różnych konfiguracjach nie ulegają jakimś zasadniczym zmianom, o tyle wiązania łączące atomy w cząsteczkę są bardzo różne i mogą ulegać zmianom pod wpływem innych elementów cząsteczki. Wiązanie chemiczne jest realizowane przez elektrony ostatniej powłoki elektronowej danego pierwiastka, która nosi nazwę powłoki walencyjnej. Każdy atom, poprzez tworzenie wiązań stara się uzyskać konfiguracje oktetu (osiem elektronów) na swojej powłoce walencyjnej. "Klasyczne" wiązanie chemiczne polega na takim zbliżeniu dwóch atomów, że odpowiednie ich orbitale powłok walencyjnych nakładają się na siebie (część przestrzeni między atomami jest wspólna dla obydwu orbitali tworzących wiązanie) a znajdujące się na orbitalach elektrony (po jednym na każdym orbitalu) tworzą parę o przeciwnych spinach i znajdują się w przestrzeni wspólnej dla obu atomów. Takie wiązanie nazywamy wiązaniem atomowym, kowalencyjnym. W praktyce spotykamy je dość rzadko - takie wiązanie występuje między atomami tego samego pierwiastka, a więc najczęściej w przypadku pierwiastków gazowych N2, O2, Cl2 lub Br2 czy I2.

Drugim typem wiązań, najczęściej chyba spotykanym, (szczególnie w chemii organicznej) jest wiązanie atomowe spolaryzowane. Różni się ono od opisanego powyżej jedynie tym, ze ponieważ w wiązaniu biorą udział dwa atomy różnych pierwiastków, o różnych elektroujemnościach, "środek ciężkości" ładunku elektronów wiązania jest przesunięty w kierunku atomu o większej elektroujemności, przez co zatraca się równowaga elektryczna i w obrębie wiązania powstaje układ biegunowy (dipol). Jeden z atomów przyjmuje ładunek δ- a drugi δ+, i choć cząsteczka jako całość nadal jest elektrycznie obojętna, to przesunięcia ładunku w jej obrębie powodują powstanie miejsc bardziej podatnych na reakcje chemiczne. Ponieważ powstałe ładunki nie są równe elementarnemu ładunkowi zaznaczamy je symbolem δ .

W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że aktywność chemiczna cząsteczki, jej podatność na przemiany chemiczne zależy głównie od wielkości polaryzacji wiązań, choć nie wolno nam zapominać, że znaczna rolę odgrywa tu także przestrzenne usytuowanie poszczególnych atomów.

Jeżeli różnica elektroujemności dwóch atomów tworzących wiązanie jest większa niż 1,4 dochodzi do powstania wiązania jonowego. Wiązanie jonowe tym się różni od atomowego spolaryzowanego, że siłą wiążącą dwa atomy nie jest już wspólnota pary elektronowej lecz siły przyciągania elektrostatycznego dodatniego ładunku kationu (który oddał swój elektron, lub dokładniej, któremu elektron został zabrany) i ujemnego ładunku anionu (który z kolei powstał przez zabranie całego elektronu z kationu). Ponieważ następuje tu przesunięcie całego ładunku elementarnego, kationy i aniony zaznaczamy znakiem plus lub minus, już bez symbolu delty. Zupełnie inna jakość wiązania jonowego powoduje, że reakcje między związkami o charakterze jonowym przebiegają wyraźnie inaczej niż reakcje między związkami o wiązaniach atomowych. Ponieważ wiązania atomowe spolaryzowane możemy uznać za stan pośredni, między wiązaniem atomowym (brak polaryzacji wiązania) a wiązaniem jonowym ("pełna", maksymalna polaryzacja) czasem w różnych opracowaniach możemy spotkać się z określaniem procentowego udziału wiązania jonowego w wiązaniu atomowym, dla bardziej precyzyjnego określenia charakteru wiązania spolaryzowanego.

Specyficznym rodzajem wiązania chemicznego jest wiązanie koordynacyjne, lub inaczej donorowo-akceptorowe. Ta druga nazwa dokładnie oddaje charakter wiązania. Jest to wiązanie pozornie takie jak atomowa - wspólna para elektronów łączy dwa atomy - lecz różni się tym, że oba elektrony pochodzą od jednego atomu (donora) i są wykorzystywane także przez drugi atom (akceptor). Tego typu wiązania spotykamy w związkach, gdzie występują atomy na stopniu utlenienia większym od +4.

Ponieważ generalnie elektronów walencyjnych wokół każdego atomu może być tylko osiem (w przypadku wodoru dwa), to np. dla kwasu siarkowego(VI), trzymając się formalnych wartościowości, uzyskamy wzór (a). Wokół atomu siarki znajduje się wówczas aż 12 elektronów walencyjnych (sześć wiązań po 2 elektrony). Jest to niezgodne z podanym wcześniej warunkiem, więc musimy przyjąć, że dwa wiązania siarki z atomami tlenu są wiązaniami donorowo (siarka daje) akceptorowymi (tlen przyjmuje), co oznaczamy strzałkami od donora do akceptora. W takim układzie -wzór (b) - wokół wszystkich atomów jest odpowiednia ilość elektronów walencyjnych (po osiem, przy wodorach po dwa). Związki o takiej strukturze wiązań są najczęściej silnymi utleniaczami (kwas azotowy(V), nadmanganiany, kwas chlorowy(VII) itp.)

 Zdarzają się odstępstwa od tej reguły, ale o nich powiemy w odpowiednim czasie i miejscu. 

Ostatnim typem wiązania jest tzw. wiązanie wodorowe. Jest to nazwa nieco myląca, bowiem wiązanie wodorowe nie jest wiązaniem stricte chemicznym, nie wiąże atomów w cząsteczce, jest raczej pewnym typem oddziaływania między atomem wodoru w cząsteczce a elektroujemnym atomem innego pierwiastka, lecz ze względu na charakter tego oddziaływania otrzymało ono nazwę wiązania. Jest to dość słabe oddziaływanie występujące pomiędzy atomem wodoru połączonego z atomem silnie elektroujemnego pierwiastka (np. tlenu lub azotu) a elektroujemnym atomem, posiadającym tzw. wolne pary elektronowe, tzn. elektrony z powłoki walencyjnej, nie biorące udziału w wiązaniu. "Siłą napędową" powstania takiego wiązania jest częściowy ładunek dodatni na atomie wodoru, który powstaje wskutek polaryzacji wiązania wodór-atom elektroujemny (najczęściej tlen, np. w grupie –O–H) i związany z tym cząstkowy ładunek ujemny na atomie elektroujemnego pierwiastka. Jednak charakter sił wiążący atom wodoru z atomem elektroujemnego pierwiastka nie ma charakteru oddziaływań elektrostatycznych, tak jak ma to miejsce między dipolami, lecz posiada dość wyraźnie zaznaczony charakter wiązania chemicznego, aczkolwiek niezmiernie słabego. Udział w nim biorą wolne pary elektronowe atomu silnie elektroujemnego pierwiastka. Mimo niewielkiej siły wiązanie wodorowe jest przyczyna wielu ważnych zjawisk fizykochemicznych. Jemu zawdzięczamy istnienie naszego życia, bowiem gdyby ni wiązania wodorowe, woda (podstawa życia na Ziemi) nie byłaby cieczą o znanych nam właściwościach, lecz podobnie jak metan byłaby gazem, na co wskazuje jej formalna masa cząsteczkowa (metan 16, woda 18, amoniak 17, azot 28, tlen 32). W rzeczywistości wiązania wodorowe między cząsteczkami wody powodują, że zachowuje się ona jak substancja o masie o wiele większej (100-150). Silnie elektroujemny atom tlenu powoduje polaryzację wiązań H–O, umożliwiając powstanie oddziaływań o charakterze wiązań wodorowych, tak jak podano na przykładzie obok.

Zjawisko hybrydyzacji orbitali prowadzi między innymi do ustalenia kątów między poszczególnymi wiązaniami, a więc pośrednio również jest odpowiedzialne za właściwości chemiczne cząsteczki, a czasem także w pewnym stopniu za jej właściwości fizyczne. Dla łatwiejszego zapamiętania wzajemnych relacji między orbitalami w różnych typach hybrydyzacji przyjmijmy hipotezę, że przyroda stara się o jak największa harmonię i wobec tego orbitale względem siebie będą starały się zachować maksimum symetrii. Założenie to nie jest zresztą tak bardzo odległe od prawdy, choć pojęcie harmonii w przyrodzie może czasem nieco odbiegać od powszechnie przyjętego wśród ludzi. 

Kierując się powyższą regułą zachowania harmonii, możemy przypuszczać, że wiązania w cząsteczce fluorku boru BF3 ulegną hybrydyzacji sp2 (bor ma trzy elektrony walencyjne, a więc układ - 1s2 2s2p1), bowiem nie może obsadzić więcej niż trzy orbitale, czyli utworzy trzy wiązania. Ponieważ trzy punkty wyznaczają płaszczyznę, najbardziej "harmonicznym" układem będą trzy wiązania leżące na jednej płaszczyźnie, ...