Mi okozza a hidrogénkötést?

A hidrogénkötés a hidrogén atom és egy elektronegatív atom (például oxigén, fluor, klór). A kötés gyengébb, mint egy ionos kötés vagy kovalens kötés, de erősebb, mint van der Waals erők (5-30 kJ / mol). A hidrogénkötést a gyenge kémiai kötés típusaként osztályozzuk.

Az OK hidrogénkötés Ennek oka az, hogy az elektron nem oszlik meg egyenletesen a hidrogénatom és a negatívan töltött atom között. A kötésben lévő hidrogénnek még mindig csak egy elektronja van, míg egy stabil elektronpárhoz két elektron szükséges. Ennek eredményeként a hidrogénatom gyenge pozitív töltéssel rendelkezik, így vonzza azokat az atomokat, amelyek még mindig negatív töltéssel rendelkeznek. Ezért a nem poláris kovalens kötéssel rendelkező molekulákban nem fordul elő hidrogénkötés. Bármely poláris kovalens kötéssel rendelkező vegyület hidrogénkötéseket képezhet.

Hidrogénkötések képezhetnek egy molekulán belül vagy a különböző molekulák atomjai között. Bár a hidrogénkötéshez nincs szükség szerves molekulara, a jelenség rendkívül fontos a biológiai rendszerekben. Példák a hidrogénkötésre:

• két vízmolekula között
• a DNS két szálát együtt tartva kettős spirál kialakulásához
• erősítő polimerek (például egy ismétlődő egység, amely elősegíti a nylon kristályosodását)
• szekunder struktúrákat képez a fehérjékben, mint például az alfa-hélix és a béta-redős lemez
• a szövet között a szövetben, ami: ráncok kialakulása
• egy antigén és egy antitest között
• egy enzim és egy szubsztrát között
• transzkripciós faktorok kötődése a DNS-hez

A hidrogénkötések jelentik a víz néhány fontos tulajdonságát. Annak ellenére, hogy a hidrogénkötés csak 5% -ban olyan erős, mint a kovalens kötés, ez elég a vízmolekulák stabilizálásához.

• A hidrogénkötés miatt a víz folyékony marad széles hőmérsékleti tartományban.
• Mivel a hidrogénkötések megbontásához extra energiát igényel, a víznek szokatlanul magas a párolgása. A víz forráspontja sokkal magasabb, mint a többi hidridnél.

A vízmolekulák közötti hidrogénkötés hatásainak számos fontos következménye van:

• A hidrogénkötés miatt a jég kevésbé sűrű, mint a folyékony víz jég úszik a vízen.
• A hidrogénkötés hatása a hőség párologtatás elősegíti, hogy az izzadás hatékony eszköz legyen az állatok hőmérsékletének csökkentésére.
• A hőkapacitásra gyakorolt ​​hatás azt jelenti, hogy a víz védi a szélsőséges hőmérsékleti ingadozásoktól nagy víztestek vagy nedves környezet közelében. A víz segít szabályozni a hőmérsékletet globális szinten.

A hidrogénkötés a legjelentősebb a hidrogénatom és az erősen elektronegatív atomok között. A kémiai kötés hossza az erősségétől, a nyomástól és a hőmérséklettől függ. A kötési szög a kötésben részt vevő konkrét vegyi fajtáktól függ. A hidrogénkötések szilárdsága a nagyon gyenge (1–2 kJ mol – 1) és a nagyon erős (161,5 kJ mol – 1) tartományban lehet. Néhány példa entalpiákat gőzben vannak:

F – H…: F (161,5 kJ / mol vagy 38,6 kcal / mol)
O – H…: N (29 kJ / mol vagy 6,9 kcal / mol)
O − H…: O (21 kJ / mol vagy 5,0 kcal / mol)
N − H…: N (13 kJ / mol vagy 3,1 kcal / mol)
N − H…: O (8 kJ / mol vagy 1,9 kcal / mol)
HO-H...: OH₃⁺ (18 kJ / mol vagy 4,3 kcal / mol)

_Irodalom

_{Larson, J. W.; McMahon, T. B. (1984). "Gázfázisú bihalid és pszeudobihalid ionok. Ionciklotron rezonancia meghatározása a hidrogénkötési energiákban XHY-fajokban (X, Y = F, Cl, Br, CN) ". Inorganic Chemistry 23 (14): 2029–2033.}

_{Emsley, J. (1980). "Nagyon erős hidrogénkötések". Chemical Society Reviews 9 (1): 91–124.
Omer Markovitch és Noam Agmon (2007). Msgstr "A hidrónium hidratálóhéjak szerkezete és energiája". J. Phys. Chem. A 111 (12): 2253–2256.}