Tanulási cél
- Írd le a hidrogénkötés tulajdonságait.
Főbb pontok
- A hidrogénkötések olyan erős molekulák közötti erők, amelyek akkor jönnek létre, amikor egy elektronegatív atomhoz kötött hidrogénatom közeledik egy közeli elektronegatív atomhoz.
- A hidrogénkötés akceptorának nagyobb elektronegativitása a hidrogénkötés erősségének növekedéséhez vezet.
- A hidrogénkötés az egyik legerősebb intermolekuláris vonzóerő, de gyengébb, mint a kovalens vagy az ionos kötés.
- A hidrogénkötés felelős a DNS, a fehérjék és más makromolekulák összetartásáért.
Kifejezések
- hidrogénkötésAz erősen elektronegatív atomhoz (például nitrogén, oxigén vagy fluor) kapcsolódó, részben pozitív töltésű hidrogénatom és egy másik közeli elektronegatív atom közötti vonzás.
- elektronegativitásAz atom vagy molekula azon hajlama, hogy elektronokat vonz magához, dipólusokat képez, és így kötéseket hoz létre.
- intermolekulárisA két különböző molekula közötti kölcsönhatás típusa.
hidrogénkötés kialakítása
A hidrogénkötés egy erősen elektronegatív atomhoz kötött, részben pozitív töltésű hidrogénatom és egy másik közeli elektronegatív atom között létrejövő elektromágneses vonzás. A hidrogénkötés egyfajta dipólus-dipólus kölcsönhatás; nem valódi kémiai kötés. Ezek a vonzások létrejöhetnek molekulák között (intermolekulárisan) vagy egyetlen molekula különböző részein belül (intramolekulárisan).
Hidrogénkötés-donor
A viszonylag elektronegatív atomhoz kötött hidrogénatom hidrogénkötés-donor. Ez az elektronegatív atom általában fluor, oxigén vagy nitrogén. Az elektronegatív atom magához vonzza a hidrogénmag körüli elektronfelhőt, és a felhő decentralizálásával pozitív parciális töltéssel hagyja a hidrogénatomot. A hidrogén más atomokhoz és molekulákhoz viszonyított kis mérete miatt a keletkező töltés, bár csak részleges, de erősebb. Az etanol molekulában egy hidrogénatom egy oxigénatomhoz kapcsolódik, amely nagyon elektronegatív. Ez a hidrogénatom a hidrogénkötés donora.
Hidrogénkötés akceptora
A hidrogénkötés akkor jön létre, amikor ez az erős részleges pozitív töltés magához vonz egy magányos elektronpárt egy másik atomon, amely a hidrogénkötés akceptora lesz. Egy elektronegatív atom, például a fluor, az oxigén vagy a nitrogén hidrogénkötés-akceptor, függetlenül attól, hogy kötődik-e hidrogénatomhoz vagy sem. A hidrogénkötés-akceptor nagyobb elektronegativitása erősebb hidrogénkötést hoz létre. A dietil-éter molekula tartalmaz egy oxigénatomot, amely nincs hidrogénatomhoz kötve, így hidrogénkötés-akceptor.
A szénhez kötött hidrogén akkor is részt vehet hidrogénkötésben, ha a szénatom elektronegatív atomokhoz kötődik, mint például a kloroformban (CHCl3). Mint egy olyan molekulában, ahol a hidrogén nitrogénhez, oxigénhez vagy fluorhoz kapcsolódik, az elektronegatív atom magához vonzza az elektronfelhőt a hidrogénmag körül, és a felhő decentralizálásával a hidrogénatom pozitív parciális töltéssel marad.
A hidrogénkötések alkalmazásai
A hidrogénkötések szervetlen molekulákban, például a vízben, és szerves molekulákban, például a DNS-ben és a fehérjékben fordulnak elő. A DNS két komplementer szálát a komplementer nukleotidok (A&T, C&G) közötti hidrogénkötések tartják össze. A vízben lévő hidrogénkötések hozzájárulnak egyedülálló tulajdonságaihoz, többek között magas forráspontjához (100 °C) és felületi feszültségéhez.
A biológiában az intramolekuláris hidrogénkötések részben felelősek a fehérjék és a nukleinsavak másodlagos, harmadlagos és negyedlagos szerkezetéért. A hidrogénkötések segítenek a fehérjéknek és a nukleinsavaknak sajátos formákat kialakítani és fenntartani.