Већини људи је пријатна идеја јонских и ковалентних веза, али нису сигурни шта су водоничне везе, како настају и зашто су важне.
Кључни одводи: водоничне везе
- Хидроген веза је привлачност између два атома који већ учествују у другим хемијским везама. Један од атома је водоник, док други може бити било који електронегативни атом, попут кисеоника, хлора или флуора.
- Водоничне везе могу да се формирају између атома у молекули или између два одвојена молекула.
- Хидроген веза је слабија од јонске везе или ковалентне везе, али јача од ван дер Ваалсових сила.
- Водикове везе играју важну улогу у биохемији и стварају многа јединствена својства воде.
Дефиниција водоничне везе
Хидроген веза је врста атрактивне (дипол-диполске) интеракције између електронегативе атом и а водоник атом везан на други електронегативни атом. Ова веза увек укључује атом водоника. Водоничне везе може се појавити између молекули или унутар делова једног молекула.
Хидроген веза је јача од снаге ван дер Ваалса, али слабији од ковалентне везе
или јонске везе. То је око 1/20 (5%) јачине ковалентне везе формиране између О-Х. Међутим, чак и та слаба веза је довољно јака да поднесе мале флуктуације температуре.Али Атоми су већ повезани
Како водоник може бити привучен другим атомом када је већ везан? У а поларна веза, једна страна везе и даље има благо позитивно наелектрисање, док друга страна има благо негативан електрични набој. Формирање везе не неутралише електричну природу атома учесника.
Примери водоничних веза
Водоничне везе се налазе у нуклеинским киселинама између парова база и између молекула воде. Ова врста везе такође се формира између атома водоника и угљеника различитих молекула хлороформа, између водоника и азота атома суседних молекула амонијака, између понављајућих подјединица у полимерном најлону и између водоника и кисеоника у ацетилацетон. Многи органски молекули подлежу водоничним везама. Водикова веза:
- Помозите у везивању фактора транскрипције на ДНК
- Помаже везивање антигена-антитела
- Организујте полипептиде у секундарне структуре, попут алфа хеликса и бета листа
- Држите два ланца ДНК
- Вежите факторе транскрипције једни са другима
Везање водоника у води
Иако се водоничне везе формирају између водоника и било којег другог електронегативног атома, везе унутар воде су најприсутније (а неки би се сложили, најважније). Водоничне везе настају између суседних молекула воде када водоник једног атома долази између атома кисеоника сопствене молекуле и суседне. То се догађа зато што атом водоника привлачи и сопствени кисеоник и друге атоме кисеоника који се довољно приближавају. Језгро кисеоника има 8 "плус" набоја, тако да привлачи електроне боље од водоничног језгра, са својим једним позитивним набојем. Дакле, суседни молекули кисеоника су способни да привуку атоме водоника из других молекула, што је основа стварања водоничне везе.
Укупан број водоничних веза формираних између молекула воде је 4. Свака молекула воде може да формира 2 водоничне везе између кисеоника и два атома водоника у молекули. Додатне две везе могу да се формирају између сваког атома водоника и оближњих атома кисеоника.
Последица везања водоника је у томе што су водоничне везе склопљене у тетраедру око сваке молекуле воде, што доводи до познате кристалне структуре пахуљица. У течној води растојање између суседних молекула је веће а енергија молекула је довољно велика да се водоничне везе често истежу и разбијају. Међутим, чак и течни молекули воде у просеку до тетраедарског распореда. Због везања водоника, структура течне воде се наручује на нижим температурама, далеко изнад структуре осталих течности. Везање водоника држи молекуле воде око 15% ближе него ако везе не би биле. Везе су главни разлог зашто вода показује занимљива и необична хемијска својства.
- Везање водоника смањује екстремне температурне промене у близини великих водних тијела.
- Везање водоника омогућава животињама да се хладе користећи знојење, јер је потребна тако велика количина топлоте да би се прекинуле водоничне везе између молекула воде.
- Везање водоника одржава воду у течном стању у ширем температурном опсегу него за било који други молекул упоредиве величине.
- Везивање даје води изузетно високу топлину испаравања, што значи да је потребна знатна топлотна енергија да би се течна вода претворила у водену пару.
Водикове везе унутар тешка вода су чак јачи од оних у обичној води који су направљени коришћењем нормалног водоника (протиум). Везање водоника у тритираној води је и даље јаче.