WIĄZANIE MOSTKÓW WODOROWYCH: GŁÓWNE CECHY - CHEMIA - 2026

Wiązanie związek wodoru jest Przyciąganie elektrostatyczne między grupami polarnymi, które występuje, gdy oznacza atom wodoru (H), związany z silnie elektroujemnym atom przyciągania wywieranej na polu elektrostatycznym electronegatively naładowany atom inny pobliżu.

W fizyce i chemii istnieją siły, które generują interakcje między dwiema lub większą liczbą cząsteczek, w tym siły przyciągania lub odpychania, które mogą działać między tymi i innymi pobliskimi cząsteczkami (takimi jak atomy i jony). Siły te nazywane są siłami międzycząsteczkowymi.

Dwie cząsteczki samoorganizują się w kompleks dimeru poprzez cztery wiązania wodorowe.

Siły międzybiegunowe są z natury słabsze niż te, które wiążą części cząsteczki od wewnątrz (siły wewnątrzcząsteczkowe).

Wśród atrakcyjnych sił międzycząsteczkowych są cztery typy: siły dipolowo-jonowe, siły dipolowo-dipolowe, siły van der Waalsa i wiązania wodorowe.

Charakterystyka wiązań wodorowych

Wiązanie wodorowe występuje między atomem „donorowym” (atomem „donorowym”, który ma atom wodoru) i atomem „receptorem” (atomem „donorowym” bez wodoru).

Zwykle generuje energię od 1 do 40 Kcal / mol, dzięki czemu przyciąganie to jest znacznie silniejsze niż to, które wystąpiło w interakcji van der Waalsa, ale słabsze niż wiązania kowalencyjne i jonowe.

Zwykle występuje między cząsteczkami z atomami, takimi jak azot (N), tlen (O) lub fluor (F), chociaż obserwuje się go również w przypadku atomów węgla (C), gdy są one przyłączone do atomów silnie elektroujemnych, jak w przypadku chloroformu ( CHCI ₃ ).

Dlaczego powstał związek?

Wiązanie to występuje, ponieważ wodór (mały atom z ładunkiem typowo obojętnym), będąc związany z atomem o wysokim ładunku elektroujemnym, nabiera częściowo dodatniego ładunku, powodując, że zaczyna przyciągać do siebie inne atomy elektroujemne.

Stąd powstaje wiązanie, które chociaż nie może być sklasyfikowane jako całkowicie kowalencyjne, wiąże wodór i jego elektroujemny atom z tym drugim atomem.

Pierwsze dowody na istnienie tych wiązań zostały zaobserwowane w badaniu, w którym mierzono temperatury wrzenia. Zauważono, że nie wszystkie z nich wzrosły pod względem masy cząsteczkowej, jak oczekiwano, ale były pewne związki, które wymagały wyższej temperatury do wrzenia, niż przewidywano.

Stąd zaczęto obserwować istnienie wiązań wodorowych w cząsteczkach elektroujemnych.

Długość łącza

Najważniejszą cechą mierzoną w wiązaniu wodorowym jest jego długość (im dłuższa, tym słabsza), którą mierzy się w angstremach (Å).

Z kolei ta długość zależy od siły wiązania, temperatury i ciśnienia. Poniżej opisano, jak te czynniki wpływają na siłę wiązania wodorowego.

Siła wiązania

Sama siła wiązania zależy od ciśnienia, temperatury, kąta wiązania i otoczenia (które charakteryzuje się lokalną stałą dielektryczną).

Na przykład w przypadku cząsteczek o geometrii liniowej wiązanie jest słabsze, ponieważ wodór jest dalej od jednego atomu niż od drugiego, ale przy węższych kątach siła ta rośnie.

Temperatura

Badano, że wiązania wodorowe są podatne na tworzenie się w niższych temperaturach, ponieważ spadek gęstości i wzrost ruchu cząsteczek w wyższych temperaturach powoduje trudności w tworzeniu wiązań wodorowych.

Wiązania mogą zostać przerwane czasowo i / lub trwale wraz ze wzrostem temperatury, ale ważne jest, aby pamiętać, że wiązania powodują również, że związki mają większą odporność na wrzenie, jak ma to miejsce w przypadku wody.

Nacisk

Im wyższe ciśnienie, tym większa siła wiązania wodorowego. Dzieje się tak, ponieważ przy wyższych ciśnieniach atomy cząsteczki (np. W lodzie) będą się bardziej zagęszczać, co pomoże zmniejszyć odległość między składnikami wiązania.

W rzeczywistości wartość ta jest prawie liniowa podczas badania lodu na wykresie, na którym ocenia się długość wiązania wyznaczoną pod wpływem ciśnienia.

Wiązanie mostków wodorowych w wodzie

Cząsteczka wody związana wodorem.

Cząsteczka wody (H ₂ O) jest uważana za doskonały przypadek wiązania wodorowego: każda cząsteczka może tworzyć cztery potencjalne wiązania wodorowe z pobliskimi cząsteczkami wody.

W każdej cząsteczce znajduje się idealna ilość dodatnio naładowanych atomów wodoru i niezwiązanych par elektronów, co pozwala im wszystkim zaangażować się w tworzenie wiązań wodorowych.

Dlatego woda ma wyższą temperaturę wrzenia niż inne cząsteczki, takie jak amoniak (NH ₃ ) i fluorowodór (HF).

W przypadku pierwszego atom azotu ma tylko jedną wolną parę elektronów, a to oznacza, że ​​w grupie cząsteczek amoniaku brakuje wolnych par, aby zaspokoić potrzeby wszystkich wodorów.

Mówi się, że dla każdej cząsteczki amoniaku powstaje pojedyncze wiązanie wodorowe, a pozostałe atomy H są „marnowane”.

W przypadku fluoru występuje raczej deficyt wodoru i „marnowanie” par elektronów. Ponownie, w wodzie jest odpowiednia ilość par wodoru i elektronów, więc ten system łączy się doskonale.

Wiązania wodorowe w DNA i innych cząsteczkach

W białkach i DNA można również zaobserwować wiązania wodorowe: w przypadku DNA kształt podwójnej helisy jest spowodowany wiązaniami wodorowymi między jego parami zasad (elementami budulcowymi tworzącymi helisę), które pozwalają te cząsteczki są replikowane i istnieje życie, jakie znamy.

W przypadku białek wodory tworzą wiązania między tlenami a wodorami amidowymi; W zależności od miejsca, w którym występuje, powstają różne powstałe struktury białkowe.

Wiązania wodorowe występują również w polimerach naturalnych i syntetycznych oraz w cząsteczkach organicznych zawierających azot, a inne cząsteczki z tego typu wiązaniami są nadal badane w świecie chemii.

Bibliografia

1. Wiązanie wodorowe. (sf). Wikipedia. Pobrane z en.wikipedia.org
2. Desiraju, GR (2005). Indyjski Instytut Nauki w Bangalore. Odzyskany z ipc.iisc.ernet.in
3. Mishchuk, NA i Goncharuk, VV (2017). O naturze fizycznych właściwości wody. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
4. Chemia, WI (sf). Co to jest chemia. Pobrane z whatischemistry.unina.it
5. Chemguide. (sf). ChemGuide. Pobrane z chemguide.co.uk