- Característiques de l'enllaç per pont d'hidrogen
- Per què ocorre la unió?
- Longitud de l'enllaç
- Força d'enllaç
- temperatura
- pressió
- Enllaç per pont d'hidrogen a l'aigua
- Enllaç per pont d'hidrogen a l'ADN i altres molècules
- referències
El enllaç per pont d'hidrogen és una atracció electrostàtica entre dos grups polars que passa quan un àtom d'hidrogen (H) unit a un àtom altament electronegatiu exerceix atracció sobre el camp electrostàtic d'un altre àtom proper carregat electronegativamente.
En física i química hi ha forces que generen interacció entre dos o més molècules, incloent forces d'atracció o repulsió, que poden actuar entre aquestes i altres partícules properes (com els àtoms i els ions). Aquestes forces són cridades les forces intermoleculars.
Dues molècules autoensambladas en un complex dímer a través de quatre enllaços d'hidrogen.
Les forces intermolares són més febles en la seva naturalesa que aquelles que uneixen les parts d'una molècula de dins cap a fora (les forces intramoleculars).
Entre les forces intermoleculars atractives existeixen quatre tipus: les forces ió-dipol, les forces dipol-dipol, les forces van der Waals i els enllaços d'hidrogen.
Característiques de l'enllaç per pont d'hidrogen
L'enllaç per pont d'hidrogen es dóna entre un àtom «donant» (el electronegatiu que posseeix l'hidrogen) i un «receptor» (el electronegatiu sense hidrogen).
Sol generar una energia d'entre 1 a 40 Kcal / mol, fent aquesta atracció considerablement més fort que l'ocorreguda en la interacció van der Waals, però més feble que els enllaços covalents i iònics.
Usualment ocorre entre molècules amb àtoms com el nitrogen (N), oxigen (O) o fluor (F), encara que també s'observa amb àtoms de carboni (C) quan aquests estan units a àtoms altament electronegatius, com en el cas de l'cloroform (CHCl 3).
Per què ocorre la unió?
Aquesta unió passa perquè, a l'estar unit a un àtom altament electronegatiu, l'hidrogen (un àtom petit amb càrrega típicament neutral) adquireix una càrrega parcialment positiva, fent que comenci a atreure altres àtoms electronegatius cap a si.
D'aquí sorgeix una unió que, encara que no es pot classificar com totalment covalent, uneix a l'hidrogen i el seu àtom electronegatiu a aquest altre àtom.
Les primeres evidències de l'existència d'aquests enllaços es van observar per un estudi que va mesurar els punts d'ebullició. Es va notar que no tots aquests van augmentar segons el pes molecular, com s'esperava, sinó que hi havia certs compostos que requerien una temperatura més alta per a bullir del predit.
D'aquí, es va començar a observar l'existència d'enllaços d'hidrogen en molècules electronegativas.
Longitud de l'enllaç
La característica més important a mesurar en un enllaç d'hidrogen és la seva longitud (a major longitud, menys fort), la qual es mesura en angstrom (Å).
Al seu torn, aquesta longitud depèn de la força d'enllaç, de la temperatura i de la pressió. A continuació es descriuen com influeixen aquests factors en la força d'un enllaç per pont d'hidrogen.
Força d'enllaç
La força d'enllaç depèn en si de la pressió, temperatura, l'angle d'enllaç i l'ambient (el qual es caracteritza per una constant dielèctrica local).
Per exemple, per a molècules de geometria lineal la unió és més feble perquè l'hidrogen es troba més lluny d'un àtom que d'una altra, però en angles més tancats aquesta força creix.
temperatura
S'ha estudiat que els enllaços d'hidrogen són propensos a formar-se a menors temperatures, ja que la disminució de densitat i increment de moviment molecular a majors temperatures causa dificultats en la formació de ponts d'hidrogen.
Es poden trencar els enllaços de manera temporal i / o permanent amb l'augment de la temperatura, però és important destacar que els enllaços també fan que els compostos posseeixin major resistència a l'ebullició, com és el cas de l'aigua.
pressió
A major pressió, més gran serà la força de l'enllaç d'hidrogen. Això passa perquè a més altes pressions, els àtoms de la molècula (com per exemple, en el gel) es compactaran més i això ajudarà a que la distància entre els components de l'enllaç sigui menor.
De fet, aquest valor és gairebé lineal quan s'estudia per al gel en una gràfica on s'aprecie la longitud d'enllaç trobada amb la pressió.
Enllaç per pont d'hidrogen a l'aigua
Molècula d'aigua amb enllaços d'hidrogen.
La molècula d'aigua (H 2 O) es considera un perfecte cas de la unió per pont d'hidrogen: cada molècula pot formar 4 enllaços d'hidrogen potencials amb molècules d'aigua properes.
Existeix en cada molècula la quantitat perfecta de hidrògens carregats positivament i parells d'electrons no-enllaçats, fent que tothom pugui involucrar-se en formació de ponts d'hidrogen.
És per això que l'aigua té major punt d'ebullició que altres molècules com, per exemple, l'amoníac (NH 3) i el fluorur d'hidrogen (HF).
En el cas de el primer, l'àtom de nitrogen només té un parell lliure d'electrons, i això fa que en un grup de molècules d'amoníac no hi hagi prou parells lliures per satisfer les necessitats de tots els hidrògens.
Es diu que per cada molècula d'amoníac es forma un sol enllaç per pont d'hidrogen i que els altres àtoms d'H es "malgasten".
En el cas de l'fluorur, hi ha més aviat un dèficit d'hidrògens i es "malgasten" els parells d'electrons. De nou, en l'aigua hi ha la quantitat adequada d'hidrògens i de parells d'electrons, de manera que aquest sistema enllaça a la perfecció.
Enllaç per pont d'hidrogen a l'ADN i altres molècules
En les proteïnes i ADN també es poden observar els enllaços per pont d'hidrogen: en el cas de l'ADN la forma de doble hèlix es deu als enllaços d'hidrogen entre els seus parells de bases (els blocs que componen l'hèlix), que permeten que es repliquin aquestes molècules i existeixi la vida com la coneixem.
En el cas de les proteïnes, els hidrògens formen enllaços entre els oxígens i els hidrògens de amides; depenent de la posició en on passi, es formaran diferents estructures de proteïna resultant.
Els enllaços d'hidrogen també són presents en polímers naturals i sintètics i en molècules orgàniques que contenen nitrogen, i encara s'estudien en el món de la química altres molècules amb aquest tipus d'unió.
referències
- Hydrogen bond. (Sf). Wikipedia. Obtingut de en.wikipedia.org
- Desiraju, GR (2005). Indian Institute of Science, Bangalore. Obtingut de ipc.iisc.ernet.in
- Mishchuk, NA, & Goncharuk, VV (2017). On the nature of physical properties of water. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
- Chemistry, WI (sf). What Is Chemistry. Obtingut de whatischemistry.unina.it
- Chemguide. (Sf). ChemGuide. Obtingut de chemguide.co.uk