Vandenilinės jungties apibrėžimas ir pavyzdžiai

Ką reikia žinoti apie vandenilinį ryšį

Mokslo nuotraukų biblioteka / Getty Images

Dauguma žmonių yra patenkinti joninių ir kovalentinių ryšių idėja, tačiau nėra tikri, kas yra vandenilio ryšiai, kaip jie susidaro ir kodėl jie yra svarbūs.

Pagrindiniai dalykai: vandenilinės jungtys

• Vandenilio jungtis yra trauka tarp dviejų atomų, kurie jau dalyvauja kituose cheminiuose ryšiuose. Vienas iš atomų yra vandenilis, o kitas gali būti bet koks elektronegatyvus atomas, pavyzdžiui, deguonis, chloras arba fluoras.
• Vandenilio ryšiai gali susidaryti tarp atomų molekulėje arba tarp dviejų atskirų molekulių.
• Vandenilio ryšys yra silpnesnis nei joninis arba kovalentinis ryšys, bet stipresnis už van der Waalso jėgas.
• Vandenilio ryšiai atlieka svarbų vaidmenį biochemijoje ir sukuria daugybę unikalių vandens savybių.

Vandenilinės jungties apibrėžimas

Vandenilio ryšys yra patrauklios (dipolio-dipolio) sąveikos tarp elektronegatyvo tipas atomas ir a vandenilis atomas surištas į kitą elektronneigiamą atomą. Ši jungtis visada apima vandenilio atomą. Vandenilinės jungtys gali atsirasti tarp molekules arba vienos molekulės dalyse.

Vandenilio ryšys paprastai būna stipresnis nei van der Waals pajėgos , bet silpnesnis nei kovalentiniai ryšiai arba joninės jungtys . Tai yra maždaug 1/20 (5%) kovalentinio ryšio, susidariusio tarp O-H, stiprumo. Tačiau net ir šis silpnas ryšys yra pakankamai stiprus, kad atlaikytų nedidelius temperatūros svyravimus.

Bet atomai jau yra susieti

Kaip vandenilis gali būti pritrauktas prie kito atomo, kai jis jau yra prijungtas? A poliarinis ryšys , viena jungties pusė vis dar turi nedidelį teigiamą krūvį, o kita pusė turi nedidelį neigiamą elektros krūvį. Ryšio formavimas neneutralizuoja dalyvaujančių atomų elektrinio pobūdžio.

Vandenilinių jungčių pavyzdžiai

Vandeniliniai ryšiai randami nukleorūgštyse tarp bazinių porų ir tarp vandens molekulių. Šio tipo ryšys taip pat susidaro tarp skirtingų chloroformo molekulių vandenilio ir anglies atomų, tarp kaimyninių amoniako molekulių vandenilio ir azoto atomų, tarp pasikartojančių polimero nailono subvienetų ir tarp vandenilio ir deguonies acetilacetone. Daugelis organinių molekulių yra susijusios su vandenilio jungtimis. Vandenilinė jungtis:

• Padėkite susieti transkripcijos faktorius su DNR
• Padeda prisijungti prie antigeno ir antikūnų
• Suskirstykite polipeptidus į antrines struktūras, tokias kaip alfa spiralė ir beta lakštas
• Laikykite kartu dvi DNR grandines
• Susieti transkripcijos faktorius vienas su kitu

Vandenilinis ryšys vandenyje

Nors vandenilio ryšiai susidaro tarp vandenilio ir bet kurio kito elektronegatyvaus atomo, ryšiai vandenyje yra labiausiai paplitę (o kai kurie teigia, kad svarbiausi). Vandenilio ryšiai susidaro tarp gretimų vandens molekulių, kai vieno atomo vandenilis patenka tarp savo ir kaimyninės molekulės deguonies atomų. Taip atsitinka todėl, kad vandenilio atomą traukia tiek jo paties deguonis, tiek kiti pakankamai arti esantys deguonies atomai. Deguonies branduolys turi 8 „pliusinius“ krūvius, todėl jis vienu teigiamu krūviu pritraukia elektronus geriau nei vandenilio branduolys. Taigi kaimyninės deguonies molekulės gali pritraukti vandenilio atomus iš kitų molekulių, sudarydamos vandenilio jungties susidarymo pagrindą.

Bendras vandenilinių ryšių, susidariusių tarp vandens molekulių, skaičius yra 4. Kiekviena vandens molekulė gali sudaryti 2 vandenilio ryšius tarp deguonies ir dviejų molekulėje esančių vandenilio atomų. Tarp kiekvieno vandenilio atomo ir šalia esančių deguonies atomų gali susidaryti papildomos dvi jungtys.

Vandenilinio ryšio pasekmė yra ta, kad vandenilio ryšiai linkę išsidėstyti tetraedre aplink kiekvieną vandens molekulę, todėl susidaro gerai žinoma snaigių kristalinė struktūra. Skystame vandenyje atstumas tarp gretimų molekulių yra didesnis, o molekulių energija pakankamai didelė, todėl vandenilio ryšiai dažnai ištempiami ir nutrūksta. Tačiau net ir skysto vandens molekulių vidurkis yra tetraedrinis. Dėl vandenilinių jungčių skysto vandens struktūra tampa tvarkinga žemesnėje temperatūroje, gerokai aukštesnė nei kitų skysčių. Vandenilinis ryšys sulaiko vandens molekules maždaug 15% arčiau nei tuo atveju, jei jungčių nebūtų. Ryšiai yra pagrindinė priežastis, dėl kurios vanduo pasižymi įdomiomis ir neįprastomis cheminėmis savybėmis.

• Vandenilinis ryšys sumažina ekstremalius temperatūros poslinkius prie didelių vandens telkinių.
• Vandenilinis ryšys leidžia gyvūnams atvėsti naudojant prakaitą, nes toks didelis šilumos kiekis reikalingas vandenilio ryšiams tarp vandens molekulių nutraukti.
• Vandenilio jungtys išlaiko vandenį skystoje būsenoje platesniame temperatūros diapazone nei bet kuri kita panašaus dydžio molekulė.
• Sujungimas suteikia vandeniui išskirtinai aukštą garavimo šilumą, o tai reiškia, kad skystam vandeniui paversti vandens garais reikia daug šiluminės energijos.

Viduje vandeniliniai ryšiai sunkus vanduo yra net stipresni nei įprastame vandenyje, pagamintame naudojant įprastą vandenilį (protium). Vandenilio ryšys tritito vandenyje yra dar stipresnis.