Ligação de Hidrogénio | Introdução à Química

Objectivo de aprendizagem

Descrever as propriedades da ligação de hidrogénio.

Key Points

As ligações de hidrogênio são forças intermoleculares fortes criadas quando um átomo de hidrogênio ligado a um átomo eletronegativo se aproxima de um átomo eletronegativo próximo.
Uma maior eletronegatividade do aceitador da ligação de hidrogênio levará a um aumento na resistência da ligação de hidrogênio.
A ligação de hidrogênio é uma das atrações intermoleculares mais fortes, mas mais fraca que uma ligação covalente ou iônica.
As ligações de hidrogênio são responsáveis por manter juntos DNA, proteínas e outras macromoléculas.

Termos

ligação ao hidrogênioA atração entre um átomo de hidrogênio parcialmente carregado positivamente ligado a um átomo altamente eletronegativo (como nitrogênio, oxigênio ou flúor) e outro átomo eletronegativo próximo.
eletronegatividadeA tendência de um átomo ou molécula de atrair elétrons para si mesma, formar dipolos, e assim formar ligações.
intermolecularA tipo de interação entre duas moléculas diferentes.

Formar uma ligação de hidrogênio

Uma ligação de hidrogênio é a atração eletromagnética criada entre um átomo de hidrogênio parcialmente carregado positivamente ligado a um átomo altamente eletronegativo e um outro próximo átomo eletronegativo. Uma ligação de hidrogênio é um tipo de interação dipolo-dipolo; não é uma ligação química verdadeira. Estas atrações podem ocorrer entre moléculas (intermolecularmente) ou dentro de diferentes partes de uma única molécula (intramolecularmente).

Aglutinação de hidrogênio em água Este é um diagrama esférico de preenchimento de espaço das interações entre moléculas de água separadas.

Doador de ligação de hidrogênio

Um átomo de hidrogênio ligado a um átomo relativamente eletronegativo é um doador de ligação de hidrogênio. Este átomo eletronegativo é geralmente flúor, oxigênio ou nitrogênio. O átomo eletronegativo atrai a nuvem de elétrons em torno do núcleo de hidrogênio e, ao descentralizar a nuvem, deixa o átomo de hidrogênio com uma carga parcial positiva. Devido ao pequeno tamanho do hidrogénio em relação a outros átomos e moléculas, a carga resultante, embora apenas parcial, é mais forte. Na molécula etanol, há um átomo de hidrogênio ligado a um átomo de oxigênio, que é muito eletro-negativo. Este átomo de hidrogênio é um doador de ligação de hidrogênio.

Hydrogen Bond Acceptor

Uma ligação de hidrogênio resulta quando esta forte carga positiva parcial atrai um par único de elétrons em outro átomo, que se torna o aceitador de ligação de hidrogênio. Um átomo eletronegativo como o flúor, oxigênio ou nitrogênio é um aceitador de ligação de hidrogênio, independentemente de estar ou não ligado a um átomo de hidrogênio. Uma maior eletronegatividade do aceitador da ligação de hidrogênio criará uma ligação de hidrogênio mais forte. A molécula de éter dietílico contém um átomo de oxigênio que não está ligado a um átomo de hidrogênio, tornando-o um aceitador de ligação de hidrogênio.

Doador de ligação de hidrogênio e aceitador de ligação de hidrogênioEtanol contém um átomo de hidrogênio que é um doador de ligação de hidrogênio porque está ligado a um átomo de oxigênio eletronegativo, que é muito eletronegativo, portanto o átomo de hidrogênio é ligeiramente positivo. O éter dietético contém um átomo de oxigénio que é um aceitador de ligação de hidrogénio porque não está ligado a um átomo de hidrogénio e por isso é ligeiramente negativo.

Um hidrogénio ligado ao carbono também pode participar na ligação de hidrogénio quando o átomo de carbono está ligado a átomos electronegativos, como é o caso do clorofórmio (CHCl3). Como em uma molécula onde um hidrogênio é ligado a nitrogênio, oxigênio ou flúor, o átomo eletronegativo atrai a nuvem de elétrons em torno do núcleo de hidrogênio e, ao descentralizar a nuvem, deixa o átomo de hidrogênio com uma carga parcial positiva.

Interativo: Ligação de HidrogênioExplorar ligações de hidrogênio que se formam entre moléculas polares, como a água. As ligações de hidrogênio são mostradas com linhas pontilhadas. Mostrar cargas parciais e executar o modelo. Onde se formam as ligações de hidrogênio? Tente mudar a temperatura do modelo. Como o padrão de ligações de hidrogênio explica a malha que compõe os cristais de gelo?

Aplicações para ligações de hidrogênio

As ligações de hidrogênio ocorrem em moléculas inorgânicas, como a água, e moléculas orgânicas, como o DNA e as proteínas. As duas fitas complementares de DNA são mantidas juntas por ligações de hidrogênio entre nucleotídeos complementares (A&T, C&G). A ligação de hidrogênio na água contribui para suas propriedades únicas, incluindo seu alto ponto de ebulição (100 °C) e tensão superficial.

Gotas de água em uma folhaAs ligações de hidrogênio formadas entre as moléculas de água em gotículas de água são mais fortes que as outras forças intermoleculares entre as moléculas de água e a folha, contribuindo para alta tensão superficial e gotas de água distintas.

Na biologia, a ligação intramolecular de hidrogênio é parcialmente responsável pelas estruturas secundárias, terciárias e quaternárias das proteínas e ácidos nucléicos. As ligações de hidrogênio ajudam as proteínas e os ácidos nucléicos a formar e manter formas específicas.