Link av Hydrogen Bridge: Egenskaper, Link in Water og i DNA

Hydrogenbrobinding er en elektrostatisk tiltrekning mellom to polare grupper som oppstår når et hydrogenatom (H) festet til et høyt elektronegativt atom utøver tiltrekning på det elektrostatiske feltet til et annet elektronegativt ladet nærliggende atom.

I fysikk og kjemi er det krefter som genererer samspill mellom to eller flere molekyler, inkludert tiltrengningskrefter eller frastøt, som kan virke mellom disse og andre nærliggende partikler (som atomer og ioner). Disse kreftene kalles intermolekylære krefter.

De intermolære kreftene er svakere i naturen enn de som forbinder delene av et molekyl fra innsiden ut (de intramolekylære kreftene).

Det er fire typer attraktive intermolekylære krefter: ion-dipol styrker, dipol-dipol styrker, van der Waals styrker og hydrogenbindinger.

Kjennetegn ved hydrogenbrokoblingen

Båndet ved hydrogenbro er mellom et "donor" atom (det elektronegative som har hydrogen) og en "reseptor" (det elektronegative uten hydrogen).

Det genererer vanligvis en energi på mellom 1 og 40 Kcal / mol, noe som gjør denne attraksjonen betydelig sterkere enn den som oppstod i van der Waals-interaksjonen, men svakere enn de kovalente og ioniske bindingene.

Det forekommer vanligvis mellom molekyler med atomer som nitrogen (N), oksygen (O) eller fluor (F), selv om det også observeres med karbonatomer (C) når disse er festet til høyt elektronegative atomer, som for kloroform ( CHCl3).

Hvorfor skjer foreningen?

Denne forening oppstår fordi, ved å være festet til et høyt elektronegativt atom, oppnår hydrogen (et lite atom med en typisk nøytral ladning) en delvis positiv ladning, noe som gjør at den begynner å tiltrekke andre elektronegative atomer mot seg selv.

Fra dette oppstår en union som, selv om den ikke kan klassifiseres som helt kovalent, binder hydrogen og dets elektronegative atom til dette andre atom.

De første bevis på eksistensen av disse bindingene ble observert ved en studie som målt kokpunktene. Det ble bemerket at ikke alle disse økte i henhold til molekylvekten, som forventet, men at det var visse forbindelser som krevde en høyere temperatur å koke enn forutsatt.

Herfra begynte vi å observere eksistensen av hydrogenbindinger i elektronegative molekyler.

Lengden på lenken

Den viktigste egenskapen til å måle i et hydrogenbinding er lengden (lengre, mindre sterk), som måles i angstrom (Å).

Denne lengden avhenger i sin tur av bindestyrken, temperatur og trykk. Følgende beskriver hvordan disse faktorene påvirker styrken av et hydrogenbinding.

Linkstyrke

Båndstyrken avhenger i seg selv av trykk, temperatur, bindingsvinkel og miljø (som er preget av en lokal dielektrisk konstant).

For molekyler med lineær geometri er foreningen svakere fordi hydrogen er lengre fra ett atom enn fra en annen, men i mer lukkede vinkler vokser denne kraften.

temperaturen

Det har blitt studert at hydrogenbindinger er tilbøyelige til å danne ved lavere temperaturer, siden nedgangen i tetthet og økning i molekylær bevegelse ved høyere temperaturer forårsaker vanskeligheter i dannelsen av hydrogenbindinger.

Obligasjonene kan brytes midlertidig og / eller permanent med temperaturøkningen, men det er viktig å merke seg at bindingene også gjør at forbindelsene har større motstand mot koking, som det er tilfelle av vann.

trykk

Jo høyere trykk, desto større er hydrogenbindingens styrke. Dette skjer fordi ved høyere trykk vil atomene i molekylet (som for eksempel i isen) være kompaktere og dette vil bidra til at avstanden mellom komponentene i lenken blir mindre.

Faktisk er denne verdien nesten lineær når man studerer for is i en graf der koblingslengden som er funnet med trykket, blir verdsatt.

Link ved hydrogenbro i vannet

Vannmolekylet (H ₂ O) regnes som et perfekt tilfelle av hydrogenbinding: hvert molekyl kan danne fire potensielle hydrogenbindinger med nærliggende vannmolekyler.

Det er i hvert molekyl den perfekte mengden positivt ladede hydrogener og ubundne elektronpar, noe som gjør det mulig for alle å være involvert i dannelsen av hydrogenbindinger.

Det er derfor vann har et høyere kokepunkt enn andre molekyler som for eksempel ammoniakk (NH3) og hydrogenfluorid (HF).

For det første har nitrogenatomet bare et par frie elektroner, og dette betyr at i en gruppe ammoniakkmolekyler er det ikke nok ledige par til å tilfredsstille behovene til alle hydrogenene.

Det sies at for hvert ammoniakkmolekylum dannes et enkeltbinding av en hydrogenbro og at de andre H-atomer er "bortkastet".

I tilfelle av fluor er det heller et underskudd av hydrogener og "par" av elektroner er "bortkastet". Igjen er det tilstrekkelig mengde hydrogen og elektronpar i vann, så dette systemet knytter seg perfekt sammen.

Link av hydrogenbro i DNA og andre molekyler

I proteiner og DNA kan hydrogenbindinger også observeres: i tilfelle av DNA, skyldes doble helixformen hydrogenbindingene mellom dens basepar (blokkene som utgjør helixen), noe som tillater disse molekylene blir replikert og det er liv som vi kjenner det.

Når det gjelder proteiner, danner hydrogener bindinger mellom oksygener og amidhydrogener; Avhengig av posisjonen der den oppstår, vil forskjellige resulterende proteinkonstruksjoner bli dannet.

Hydrogenbindinger er også til stede i naturlige og syntetiske polymerer og i organiske molekyler som inneholder nitrogen, og andre molekyler med denne typen forening studeres fortsatt i kjemiområdet.