Oppimistavoite
- Kuvaile vetysidosten ominaisuuksia.
Kärkikohdat
- Vetysidokset ovat voimakkaita molekyylien välisiä voimia, jotka syntyvät, kun elektronegatiiviseen atomiin sitoutunut vetyatomi lähestyy läheistä elektronegatiivista atomia.
- Vetysidoksen akseptorin suurempi elektronegatiivisuus johtaa vetysidoksen voimakkuuden kasvuun.
- Vetysidos on yksi voimakkaimmista molekyylien välisistä vetovoimista, mutta heikompi kuin kovalenttinen tai ionisidos.
- Vetysidokset pitävät yhdessä DNA:ta, proteiineja ja muita makromolekyylejä.
Termit
- VetysidosPositiivisesti positiivisesti varautuneen vetyatomin, joka on kiinnittynyt erittäin elektronegatiiviseen atomiin (kuten typpeen, happeen tai fluoriin), ja toisen lähellä olevan elektronegatiivisen atomin välinen vetovoima.
- ElektronegatiivisuusAtomin tai molekyylin taipumus vetää elektroneja puoleensa, muodostaa dipoleja ja näin ollen muodostaa sidoksia.
- intermolekulaarinenKahden eri molekyylin välinen vuorovaikutustyyppi.
Vetysidoksen muodostaminen
Vetysidos on sähkömagneettinen vetovoima, joka syntyy vahvasti elektronegatiiviseen atomiin kiinnittyneen osittain positiivisesti varautuneen vetyatomin ja toisen lähellä olevan elektronegatiivisen atomin välille. Vetysidos on eräänlainen dipoli-dipoli-vuorovaikutus; se ei ole todellinen kemiallinen sidos. Näitä vetovoimia voi esiintyä molekyylien välillä (intermolekulaarisesti) tai yksittäisen molekyylin eri osien sisällä (intramolekulaarisesti).
Vetysidoksen luovuttaja
Vetysidoksen luovuttaja on vetyatomi, joka on kiinnittyneenä verrattain elektronegatiiviseen atomeen. Tämä elektronegatiivinen atomi on yleensä fluori, happi tai typpi. Elektronegatiivinen atomi vetää elektronipilven vetyytimen ympäriltä ja hajauttamalla pilven jättää vetyatomille positiivisen osittaisvarauksen. Koska vety on pienikokoinen suhteessa muihin atomeihin ja molekyyleihin, syntyvä varaus on voimakkaampi, vaikka se onkin vain osittainen. Etanolimolekyylissä yksi vetyatomi on sitoutunut happiatomiin, joka on hyvin elektronegatiivinen. Tämä vetyatomi on vetysidoksen luovuttaja.
Vetysidoksen vastaanottaja
Vetysidos syntyy, kun tämä voimakas osittainen positiivinen varaus vetää puoleensa toisen atomin yksinäisen elektroniparin, josta tulee vetysidoksen vastaanottaja. Elektronegatiivinen atomi, kuten fluori, happi tai typpi, on vetysidoksen hyväksyjä riippumatta siitä, onko se sitoutunut vetyatomiin vai ei. Vetysidoksen akseptorin suurempi elektronegatiivisuus luo vahvemman vetysidoksen. Dietyylieetterimolekyyli sisältää happiatomin, joka ei ole sitoutunut vetyatomiin, joten se on vetysidoksen akseptori.
Hiileen sitoutunut vety voi osallistua vetysidokseen myös silloin, kun hiiliatomi on sitoutunut elektronegatiivisiin atomeihin, kuten kloroformissa (CHCl3). Kuten molekyylissä, jossa vety on kiinnittynyt typpeen, happeen tai fluoriin, elektronegatiivinen atomi vetää elektronipilven vetyytimen ympäriltä ja hajauttamalla pilven jättää vetyatomille positiivisen osittaisvarauksen.
Vetysidosten sovelluksia
Vetysidoksia esiintyy epäorgaanisissa molekyyleissä, kuten vedessä, ja orgaanisissa molekyyleissä, kuten DNA:ssa ja proteiineissa. DNA:n kahta toisiaan täydentävää säiettä pitävät yhdessä toisiaan täydentävien nukleotidien (A&T, C&G) väliset vetysidokset. Vetysidokset vaikuttavat vedessä sen ainutlaatuisiin ominaisuuksiin, kuten korkeaan kiehumispisteeseen (100 °C) ja pintajännitykseen.
Biologiassa molekyylinsisäiset vetysidokset ovat osittain vastuussa proteiinien ja nukleiinihappojen sekundääri-, tertiääri- ja kvaternäärirakenteista. Vetysidokset auttavat proteiineja ja nukleiinihappoja muodostamaan ja säilyttämään tietynlaiset muodot.