Legătură de hidrogen

Reprezentarea legăturii de hidrogen care se stabilește între mai multe molecule de apă .

Legătura de hidrogen sau puntea de hidrogen este un caz particular de forță intermoleculară în care un atom de hidrogen este implicat într-o legătură covalentă cu elemente foarte electronegative (cum ar fi fluor (F), oxigen (O), azot (N)), ^[1] care atrag electronii de valență către ei înșiși, dobândind o sarcină negativă parțială (δ-) lăsând hidrogenul cu o sarcină parțială pozitivă (δ +). ^[2] În același timp, hidrogenul este atras de un atom electronegativ al unei molecule din apropiere.

Descriere

Legătura de hidrogen este atracția electrostatică dintre un atom de hidrogen care poartă o sarcină electrică parțial pozitivă și un dublet de electroni al unui element puternic electronegativ (fluor, oxigen sau azot).

De exemplu, în radicalul hidroxil OH și în anionul hidroxid OH ^- există o sarcină negativă parțială pe O și o sarcină pozitivă echivalentă pe H, prin urmare acești compuși sunt parțial polarizați ( dipol permanent ).
Dacă acest grup întâlnește un alt grup polar (de exemplu un grup carbonil ), se creează o interacțiune electrostatică.

Puterea legăturii de hidrogen variază în funcție de caz (totuși de obicei între 10-60 kJ / mol). Legătura de hidrogen este puternică dacă elementul electronegativ este oxigenul, azotul sau fluorul, în timp ce este slabă sau absentă pentru elementele din tabelul periodic în perioadele de după al doilea. La temperatura camerei în apă pură, depinde de permitivitatea electrică a mediului; de fapt, fiind o legătură electrostatică, i se aplică legea lui Coulomb . Cu toate acestea, este semnificativ mai slabă decât legătura ionică și legătura covalentă , dar este semnificativ mai puternică decât forțele van der Waals și este cel mai puternic tip de interacțiune intermoleculară (cu excepția forțelor ion-dipol).

Atracția dintre dipoli este mai mare atunci când atomii implicați (în acest caz O, H și O) sunt dispuși în linie dreaptă pe același plan.

O observație importantă este că este o legătură electrostatică, dar foarte direcțională: de exemplu, în apă, atomul de oxigen, hidrogenul, dubletul de electroni și celălalt oxigen al altei molecule de apă trebuie aliniate de-a lungul aceleiași axe pentru a avea o legătură maxim puternică, altfel vor avea ca rezultat o legătură de rezistență mai mică. Acest lucru poate avea o importanță crucială în ADN , unde există multe legături de hidrogen între acizii nucleici sau în plierea proteinelor, unde intensitatea diferită a acestor interacțiuni dă formă unei conformații precise a proteinei, cea capabilă să o facă funcțională.

Reprezentarea unei α-helix compuse din reziduuri de alanină ; tijele fucsia reprezintă legături de hidrogen

Legătura de hidrogen este prezentă în apă atât în stare lichidă, cât și solidă și este responsabilă pentru temperatura sa de fierbere relativ ridicată (în comparație, de exemplu, cu H ₂ S , care, deși are o greutate moleculară mai mare, este semnificativ mai puțin polară). În special, fără contribuția legăturilor de hidrogen, apa ar fierbe la -140 ° C.

O caracteristică particulară a legăturii de hidrogen este aceea de a menține moleculele în cauză mai îndepărtate una de alta decât celelalte tipuri de legături. O altă caracteristică este comportamentul legăturii de hidrogen în apă: în stare solidă o moleculă de apă este legată de hidrogen de alte patru molecule, în stare lichidă această structură este demolată și moleculele nu mai sunt forțate într-o structură extinsă ca cea a solid, de aceea gheața este mai puțin densă decât apa , temperatura induce de fapt ruperea unor legături de hidrogen prezente în gheață și acest lucru permite moleculelor să se compacteze (creșterea densității de la solid la lichid până la 4 ° C, apoi scade ).

Legarea hidrogenului este prezentă în proteine (în principal în structurile secundare: alfa helix și foaia beta ), iar în acizii nucleici este una dintre forțele care ține împreună cele două fire de ADN .

Notă

Bibliografie

• Luigi Rolla, Chimie și mineralogie. Pentru licee , ediția a 29-a, Dante Alighieri, 1987.

Elemente conexe

• Cascadă
• Puterea lui van der Waals
• Dipol molecular
• Legătură chimică
• Electronegativitate
• Dimer de apă
• Legătură halogenă

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre legarea hidrogenului

linkuri externe

• ( EN ) Legătură cu hidrogen , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul chimiei

Portalul de fizică