HIDROGÉN HÍDKÖTÉS: FŐBB JELLEMZŐK - KÉMIA - 2025

A kapcsolat hidrogénkötés egy elektrosztatikus vonzás között két poláris csoportot, amely akkor jelentkezik, amikor egy hidrogénatom (H) kötve egy erősen elektronegatív atommal vonzás gyakorolt az elektrosztatikus mező elektronegativan töltésű atomra egy másik közeli.

A fizika és a kémia között vannak olyan erők, amelyek kölcsönhatást generálnak két vagy több molekula között, ideértve a vonzó vagy visszatükröző erőket is, amelyek ezek és más közeli részecskék (például atomok és ionok) között hathatnak. Ezeket az erõket molekuláris erõknek hívják.

Két molekula négy hidrogénkötéssel önmagától dimer komplexekké válik össze.

Az intermoláris erõk gyengébb természetûek, mint azok, amelyek belülről kifelé kötik a molekula részeit (az intramolekuláris erõk).

A vonzó intermolekuláris erők között négyféle típus van: ion-dipóli erők, dipól-dipól erők, van der Waals erők és hidrogénkötések.

A hidrogénkötés jellemzői

A hidrogénkötés egy "donor" atom (az elektronegatív atom, amely hidrogénatomot tartalmaz) és a "receptor" atom (az hidrogén nélküli elektronegatív atom) között van.

Általában 1–40 Kcal / mol energiát generál, ez a vonzerő lényegesen erősebb, mint a van der Waals interakcióban tapasztalható, de gyengébb, mint a kovalens és ionos kötés.

Általában az atomokkal rendelkező molekulák között fordul elő, például nitrogén (N), oxigén (O) vagy fluort (F), bár megfigyelhető a szén (C) atomokkal is, amikor erősen elektronegatív atomokhoz kapcsolódnak, mint például a kloroform (CHCI ₃).

Miért történik az unió?

Ez a kötés azért fordul elő, mert egy erősen elektronegatív atomhoz kötődve a hidrogén (egy kicsi atom, jellemzően semleges töltésű) részlegesen pozitív töltést kap, ami arra készteti más elektronegatív atomok vonzását maga felé.

Ebből következik az unió, hogy bár nem lehet teljesen kovalensként besorolni, köti a hidrogént és az elektronegatív atomját ehhez a másik atomhoz.

E kötések fennmaradásának első bizonyítékait egy olyan tanulmány fedezte fel, amely a forráspontokat mérte. Megjegyeztük, hogy ezek közül nem mindegyik növekedett a molekulatömeggel, ahogyan az várható volt, de voltak bizonyos vegyületek, amelyeknél a vártnál magasabb hőmérsékletet kellett forralni.

Innentől kezdve megfigyelhetők a hidrogénkötések létezése az elektronegatív molekulákban.

Link hossza

A hidrogénkötésben mérhető legfontosabb jellemző a hossza (minél hosszabb, annál kevésbé erős), amelyet angsztrómában (Å) mérnek.

Ez a hossz viszont a kötési szilárdságtól, a hőmérséklettől és a nyomástól függ. Az alábbiakban leírjuk, hogy ezek a tényezők hogyan befolyásolják a hidrogénkötés erősségét.

A kötvény erőssége

Maga a kötési szilárdság függ a nyomástól, a hőmérséklettől, a kötési szögetől és a környezettől (amelyet egy helyi dielektromos állandó jellemez).

Például, a lineáris geometriai molekuláknál a kötés gyengébb, mivel a hidrogén távolabb van az egyik atomtól, mint a másiktól, de szűkebb szögekben ez az erő növekszik.

Hőfok

Kutatták, hogy a hidrogénkötések alacsonyabb hőmérsékleten hajlamosak kialakulni, mivel a sűrűség csökkenése és a molekuláris mozgás növekedése magasabb hőmérsékleten nehézségeket okoz a hidrogénkötések kialakításában.

A kötések átmenetileg és / vagy tartósan megszakadhatnak a hőmérséklet emelkedésével, de fontos megjegyezni, hogy a kötések a vegyületeknek nagyobb forrásállóságot tesznek lehetővé, mint a víz esetében.

Nyomás

Minél nagyobb a nyomás, annál nagyobb a hidrogénkötés szilárdsága. Ennek oka az, hogy nagyobb nyomáson a molekula atomjai (például a jégben) jobban tömörülnek, és ez segít csökkenteni a kötés alkotóelemei közötti távolságot.

Valójában ez az érték szinte lineáris, ha jégre vonatkozik egy olyan grafikonon, ahol a nyomáson talált kötési hossz megbecsülhető.

Hidrogénhíd kötése vízben

Hidrogénkötött vízmolekula.

A vízmolekulát (H ₂ O) a hidrogénkötés tökéletes esetének tekintik: minden molekula négy potenciális hidrogénkötést képezhet a közeli vízmolekulákkal.

Az egyes molekulákban van a tökéletesen pozitív töltésű hidrogének és nem kötött elektronpárok mennyisége, lehetővé téve mindegyikük részvételét a hidrogénkötésben.

Ez az oka annak, hogy a víz magasabb forráspontú, mint más molekulák, például ammónia (NH ₃) és hidrogén-fluorid (HF).

Az első esetben a nitrogénatomnak csak egy szabad elektronpárt tartalmaz, és ez azt jelenti, hogy az ammóniamolekulák egy csoportjában nincs elegendő szabad pár az összes hidrogén igényének kielégítéséhez.

Azt mondják, hogy az ammónia minden egyes molekulájához egyetlen hidrogénkötés jön létre, és a többi H-atom "elveszik".

Fluorid esetében inkább hidrogénhiány van, és az elektronpárokat "pazarolják". Ismét a vízben megfelelő mennyiségű hidrogén- és elektronpár van, tehát ez a rendszer tökéletesen kötődik.

Hidrogénkötés a DNS-ben és más molekulákban

A fehérjékben és a DNS-ben a hidrogénkötés szintén megfigyelhető: a DNS esetében a kettős spirál alakját az alappárok (a hélixet alkotó építőelemek) hidrogénkötései képezik, amelyek lehetővé teszik ezek a molekulák replikálódnak és életben vannak, amint tudjuk létezik.

Fehérjék esetében a hidrogének kötéseket képeznek az oxigének és az amid hidrogének között; Attól függően, hogy hol fordul elő, eltérő fehérjeszerkezetek alakulnak ki.

A hidrogénkötések szintén jelen vannak a természetes és szintetikus polimerekben, valamint a nitrogént tartalmazó szerves molekulákban, és az ilyen típusú kötés más molekuláit továbbra is vizsgálják a kémia világában.

Irodalom

1. Hidrogén kötés. (Sf). Wikipedia. Vissza a (z) en.wikipedia.org oldalról
2. Desiraju, GR (2005). Indiai Tudományos Intézet, Bangalore. Beolvasva az ipc.iisc.ernet.in webhelyről
3. Mishchuk, NA, és Goncharuk, VV (2017). A víz fizikai tulajdonságainak természetéről. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
4. Kémia, WI (sf). Mi a kémia? Vissza a (z) whatischemistry.unina.it lapból
5. Chemguide. (Sf). ChemGuide. Vissza a (z) chemguide.hu webhelyről