Puntos clave

    • Los enlaces de hidrógeno son fuertes fuerzas intermoleculares creadas cuando un átomo de hidrógeno unido a un átomo electronegativo se acerca a un átomo electronegativo cercano.
    • Una mayor electronegatividad del aceptor del enlace de hidrógeno conducirá a un aumento de la fuerza del enlace de hidrógeno.
    • El enlace de hidrógeno es una de las atracciones intermoleculares más fuertes, pero más débil que un enlace covalente o iónico.
    • Los enlaces de hidrógeno son responsables de mantener unidos el ADN, las proteínas y otras macromoléculas.

Términos

  • Enlace de hidrógenoAtracción entre un átomo de hidrógeno parcialmente cargado positivamente unido a un átomo altamente electronegativo (como el nitrógeno, el oxígeno o el flúor) y otro átomo electronegativo cercano.
  • ElectronegatividadTendencia de un átomo o molécula a atraer electrones hacia sí mismo, formar dipolos y, por tanto, formar enlaces.
  • intermolecularUn tipo de interacción entre dos moléculas diferentes.

Formación de un enlace de hidrógeno

Un enlace de hidrógeno es la atracción electromagnética creada entre un átomo de hidrógeno parcialmente cargado positivamente unido a un átomo altamente electronegativo y otro átomo electronegativo cercano. Un enlace de hidrógeno es un tipo de interacción dipolo-dipolo; no es un verdadero enlace químico. Estas atracciones pueden producirse entre moléculas (intermolecularmente) o dentro de diferentes partes de una misma molécula (intramolecularmente).

Enlace de hidrógeno en el aguaEste es un diagrama de bola que llena el espacio de las interacciones entre moléculas de agua separadas.

Donante de enlace de hidrógeno

Un átomo de hidrógeno unido a un átomo relativamente electronegativo es un donante de enlace de hidrógeno. Este átomo electronegativo suele ser flúor, oxígeno o nitrógeno. El átomo electronegativo atrae la nube de electrones de alrededor del núcleo de hidrógeno y, al descentralizar la nube, deja al átomo de hidrógeno con una carga parcial positiva. Debido al pequeño tamaño del hidrógeno en relación con otros átomos y moléculas, la carga resultante, aunque sólo parcial, es más fuerte. En la molécula de etanol, hay un átomo de hidrógeno unido a un átomo de oxígeno, que es muy electronegativo. Este átomo de hidrógeno es un donante de enlace de hidrógeno.

Aceptor de enlace de hidrógeno

Un enlace de hidrógeno resulta cuando esta fuerte carga positiva parcial atrae un par de electrones solitarios en otro átomo, que se convierte en el aceptor de enlace de hidrógeno. Un átomo electronegativo como el flúor, el oxígeno o el nitrógeno es un aceptor del enlace de hidrógeno, independientemente de si está unido a un átomo de hidrógeno o no. Una mayor electronegatividad del aceptor del enlace de hidrógeno creará un enlace de hidrógeno más fuerte. La molécula de éter dietílico contiene un átomo de oxígeno que no está unido a un átomo de hidrógeno, por lo que es un aceptor de enlace de hidrógeno.

Donante de enlace de hidrógeno y aceptor de enlace de hidrógenoEl etanol contiene un átomo de hidrógeno que es un donante de enlace de hidrógeno porque está unido a un átomo de oxígeno electronegativo, que es muy electronegativo, por lo que el átomo de hidrógeno es ligeramente positivo. El éter dietílico contiene un átomo de oxígeno que es un aceptor del enlace de hidrógeno porque no está unido a un átomo de hidrógeno y por lo tanto es ligeramente negativo.

Un hidrógeno unido al carbono también puede participar en el enlace de hidrógeno cuando el átomo de carbono está unido a átomos electronegativos, como es el caso del cloroformo (CHCl3). Al igual que en una molécula en la que un hidrógeno está unido a nitrógeno, oxígeno o flúor, el átomo electronegativo atrae la nube de electrones de alrededor del núcleo de hidrógeno y, al descentralizar la nube, deja al átomo de hidrógeno con una carga parcial positiva.

Interactivo: Enlace de hidrógenoExplora los enlaces de hidrógeno que se forman entre moléculas polares, como el agua. Los enlaces de hidrógeno se muestran con líneas punteadas. Muestra las cargas parciales y ejecuta el modelo. ¿Dónde se forman los enlaces de hidrógeno? Prueba a cambiar la temperatura del modelo. ¿Cómo explica el patrón de los enlaces de hidrógeno el entramado que forma los cristales de hielo?

Aplicaciones de los enlaces de hidrógeno

Los enlaces de hidrógeno se producen en moléculas inorgánicas, como el agua, y orgánicas, como el ADN y las proteínas. Las dos cadenas complementarias del ADN se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno entre nucleótidos complementarios (A&T, C&G). Los enlaces de hidrógeno en el agua contribuyen a sus propiedades únicas, incluyendo su alto punto de ebullición (100 °C) y su tensión superficial.

Gotas de agua en una hojaLos enlaces de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua en las gotas de agua son más fuertes que las otras fuerzas intermoleculares entre las moléculas de agua y la hoja, lo que contribuye a una alta tensión superficial y a que las gotas de agua sean distintas.

En biología, los enlaces de hidrógeno intramoleculares son en parte responsables de las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias de las proteínas y los ácidos nucleicos. Los enlaces de hidrógeno ayudan a las proteínas y a los ácidos nucleicos a formar y mantener formas específicas.

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