Çoğu insan iyonik ve kovalent bağlar fikrinden rahattır, ancak hidrojen bağlarının ne olduğundan, nasıl oluştuğundan ve neden önemli olduklarından emin değildir.
Önemli Çıkarımlar: Hidrojen Bağları
- Hidrojen bağı, diğer kimyasal bağlara zaten katılan iki atom arasındaki bir çekimdir. Atomlardan biri hidrojendir, diğeri oksijen, klor veya flor gibi herhangi bir elektronegatif atom olabilir.
- Hidrojen bağları bir molekül içindeki atomlar arasında veya iki ayrı molekül arasında oluşabilir.
- Bir hidrojen bağı, bir iyonik bağdan veya bir kovalent bağdan daha zayıftır, ancak van der Waals kuvvetlerinden daha güçlüdür.
- Hidrojen bağları biyokimyada önemli bir rol oynar ve suyun eşsiz özelliklerinin çoğunu üretir.
Hidrojen Bağının Tanımı
Hidrojen bağı, bir elektronegatif arasındaki bir tür çekici (dipol-dipol) etkileşimdir atom ve bir hidrojen atom bağlı başka bir elektronegatif atom. Bu bağ daima bir hidrojen atomu içerir. Hidrojen bağları arasında meydana gelebilir moleküller veya tek bir molekülün parçaları içinde.
Hidrojen bağı, van der Waals kuvvetleri, ama daha zayıf kovalent bağlar veya iyonik bağlar. O-H arasında oluşan kovalent bağın gücü yaklaşık 1 / 20'dir (% 5). Bununla birlikte, bu zayıf bağ bile hafif sıcaklık dalgalanmalarına dayanacak kadar güçlüdür.
Ama Atomlar Zaten Bağlı
Hidrojen zaten bağlı olduğunda başka bir atoma nasıl çekilebilir? İçinde kutup bağı, bağın bir tarafı hala hafif bir pozitif yük uygularken, diğer tarafında hafif bir negatif elektrik yükü vardır. Bir bağ oluşturmak katılımcı atomların elektriksel doğasını nötralize etmez.
Hidrojen Bağlarına Örnekler
Hidrojen bağları, baz çiftleri arasındaki ve su molekülleri arasındaki nükleik asitlerde bulunur. Bu tip bir bağ ayrıca hidrojen ve azot arasında farklı kloroform moleküllerinin hidrojen ve karbon atomları arasında oluşur. komşu amonyak moleküllerinin atomları, polimer naylondaki tekrar eden alt birimler arasında ve hidrojen ve oksijen arasındaki asetilaseton. Birçok organik molekül hidrojen bağlarına maruz kalır. Hidrojen bağı:
- Transkripsiyon faktörlerinin DNA'ya bağlanmasına yardımcı olun
- Antijen-antikor bağlanmasına yardım
- Polipeptitleri alfa sarmalı ve beta sayfası gibi ikincil yapılarda düzenleyin
- DNA'nın iki şeridini bir arada tutun
- Transkripsiyon faktörlerini birbirine bağlama
Suda Hidrojen Bağları
Hidrojen ve diğer herhangi bir elektronegatif atom arasında hidrojen bağları oluşmasına rağmen, su içindeki bağlar en yaygın olanıdır (ve bazıları en önemlisi tartışır). Hidrojen bağları, bir atomun hidrojeni kendi molekülünün oksijen atomları ile komşusunun oksijen atomları arasına girdiğinde komşu su molekülleri arasında oluşur. Bunun nedeni, hidrojen atomunun hem kendi oksijenine hem de yeterince yaklaşan diğer oksijen atomlarına çekilmesidir. Oksijen çekirdeği 8 "artı" yüke sahiptir, bu nedenle tek pozitif yükü ile elektronları hidrojen çekirdeğinden daha iyi çeker. Böylece, komşu oksijen molekülleri diğer moleküllerden hidrojen atomlarını çekerek hidrojen bağı oluşumunun temelini oluşturabilir.
Su molekülleri arasında oluşan toplam hidrojen bağı sayısı 4'tür. Her su molekülü, oksijen ile moleküldeki iki hidrojen atomu arasında 2 hidrojen bağı oluşturabilir. Her hidrojen atomu ve yakındaki oksijen atomları arasında ilave iki bağ oluşturulabilir.
Hidrojen bağının bir sonucu, hidrojen bağlarının, her su molekülü etrafında bir tetrahedronda düzenleme eğiliminde olması ve kar tanelerinin iyi bilinen kristal yapısına yol açmasıdır. Sıvı suda, bitişik moleküller arasındaki mesafe daha büyüktür ve moleküllerin enerjisi, hidrojen bağlarının sıklıkla gerilmesi ve kırılması için yeterince yüksektir. Bununla birlikte, sıvı su molekülleri bile tetrahedral bir düzene karşılık gelir. Hidrojen bağı nedeniyle, sıvı suyun yapısı diğer sıvılarınkinden çok daha düşük bir sıcaklıkta sipariş edilir. Hidrojen bağı, su moleküllerini, bağların bulunmadığından yaklaşık% 15 daha yakın tutar. Bağlar suyun ilginç ve olağandışı kimyasal özellikler göstermesinin başlıca nedenidir.
- Hidrojen bağı, büyük su kütlelerinin yakınındaki aşırı sıcaklık değişimlerini azaltır.
- Hidrojen bağı, hayvanların terleme kullanarak kendilerini soğumasına izin verir, çünkü su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarını kırmak için bu kadar büyük miktarda ısı gerekir.
- Hidrojen bağı, suyu diğer herhangi bir karşılaştırılabilir boyutlu molekülden daha geniş bir sıcaklık aralığında tutar.
- Bağlama, suya son derece yüksek bir buharlaşma ısısı verir, bu da sıvı suyu su buharına dönüştürmek için önemli termal enerjiye ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.
İçindeki hidrojen bağları ağır su normal hidrojen (protium) kullanılarak yapılan sıradan sudakilerden bile daha güçlüdür. Öğütülmüş suda hidrojen bağı daha güçlüdür.