Ce este o legătură de hidrogen?Un exemplu binecunoscut al acestei conexiuni este apa obișnuită (H2O). Datorită faptului că atomul de oxigen (O) este mai electronegativ decât doi atomi de hidrogen (H), trage electronii de legătură departe de atomii de hidrogen. Ca rezultat al creării unei astfel de legături polare covalente, se formează un dipol. Atomul de oxigen capătă o sarcină negativă nu foarte mare, iar atomii de hidrogen capătă o sarcină pozitivă mică, care este atrasă de electronii (perechea lor singură) de pe atomul de oxigen al moleculei de H2O vecine (adică apă). Astfel, putem spune că o legătură de hidrogen este forța de atracție rezultată între un atom de hidrogen și un atom electronegativ. O caracteristică importantă a atomului de hidrogen este că atunci când electronii săi de legare sunt atrași, nucleul său este expus (adică un proton care nu este protejat de alți electroni). Și deși legătura de hidrogen este mai slabă decât legătura covalentă, aceasta este cea care determină o serie de proprietăți anormale ale H2O (apă).
Cel mai adesea, această legătură se formează cu participarea atomilorurmătoarele elemente: oxigen (O), azot (N) și fluor (F). Acest lucru se datorează faptului că atomii acestor elemente sunt de dimensiuni mici și se caracterizează printr-o electronegativitate ridicată. Cu atomi mai mari (sulf S sau clor Cl), legătura de hidrogen rezultată este mai slabă, în ciuda faptului că aceste elemente sunt comparabile ca electronegativitate cu N (adică azotul).
Există două tipuri de legături de hidrogen:
1. Legătura intermoleculară de hidrogen - apare între două molecule, de exemplu: metanol, amoniac, acid fluorhidric.
2. Legătura de hidrogen intramoleculară - apare în cadrul unei molecule, de exemplu: 2-nitrofenol.
De asemenea, în prezent se crede că legătura chimică de hidrogen poate fi slabă și puternică. Ele diferă unele de altele în ceea ce privește energia și lungimea legăturilor (distanța dintre atomi):
1. Legăturile de hidrogen sunt slabe. Energie - 10-30 kJ / mol, lungimea legăturii - 30. Toate substanțele enumerate mai sus sunt exemple de legătură de hidrogen normală sau slabă.
2. Legăturile de hidrogen sunt puternice.Energie - 400 kJ / mol, lungime - 23-24. Datele experimentale indică faptul că se formează legături puternice în următorii ioni: ion difluorur de hidrogen [F-H-F]-, ion hidroxid hidratat [HO-H-OH]-, ion de oxoniu hidratat [H2O-H-OH2]+, precum și în diverse alți compuși organici și anorganici.
Influența legăturilor intermoleculare de hidrogen
Valori anormale ale punctelor de fierbere șitopirea, entalpiile de vaporizare și tensiunea superficială a unor compuși pot fi explicate prin prezența legăturilor de hidrogen. Apa are valori anormale ale tuturor proprietăților enumerate, în timp ce fluorura de hidrogen și amoniacul au puncte de fierbere și de topire anormale. Apa și fluorura de hidrogen în stare solidă și lichidă sunt considerate a fi polimerizate datorită prezenței legăturilor de hidrogen intermoleculare în ele. Această relație explică nu numai punctul de topire prea ridicat al acestor substanțe, ci și densitatea lor scăzută. Mai mult, în timpul topirii, legătura de hidrogen este parțial distrusă, din cauza căreia moleculele de apă (H2O) sunt împachetate mai strâns.
Dimerizarea unor substanțe (carboxiliceacizi, de exemplu, benzoici și acetici) pot fi explicate și prin prezența unei legături de hidrogen în ei. Un dimer este două molecule care sunt legate între ele. Din acest motiv, punctul de fierbere al acizilor carboxilici este mai mare decât cel al compușilor cu aproximativ aceeași greutate moleculară. De exemplu, acidul acetic (CH3COOH) are un punct de fierbere de 391 K, în timp ce acetona (CH3COCH3) are un punct de fierbere de 329 K.
Influența legăturilor de hidrogen intramoleculare
Această relație afectează și structura și proprietățilediverși compuși precum: 2- și 4-nitrofenol. Dar cel mai faimos și important exemplu de legătură de hidrogen este acidul dezoxiribonucleic (abreviat: ADN). Moleculele acestui acid sunt pliate sub forma unui dublu helix, dintre care două fire sunt interconectate printr-o legătură de hidrogen.
