Lärandemål
- Beskriv egenskaperna hos vätebindning.
Nyckelpunkter
- Vätegasbindningar är starka intermolekylära krafter som skapas när en väteatom som är bunden till en elektronegativ atom närmar sig en närliggande elektronegativ atom.
- En större elektronegativitet hos acceptorn av vätebindningen leder till en ökning av vätebindningens styrka.
- Vätebindningen är en av de starkaste intermolekylära attraktionskrafterna, men svagare än en kovalent eller jonisk bindning.
- Vätebindningar är ansvariga för att hålla ihop DNA, proteiner och andra makromolekyler.
Termer
- VätgasbindningAttraktionen mellan en delvis positivt laddad väteatom som är knuten till en starkt elektronegativ atom (t.ex. kväve, syre eller fluor) och en annan närliggande elektronegativ atom.
- ElektronegativitetTendensen hos en atom eller molekyl att dra till sig elektroner, bilda dipoler och på så sätt bilda bindningar.
- intermolekylärEn typ av växelverkan mellan två olika molekyler.
Bildning av en vätebindning
En vätebindning är den elektromagnetiska attraktion som skapas mellan en delvis positivt laddad väteatom som är fäst vid en starkt elektronegativ atom och en annan närliggande elektronegativ atom. En vätebindning är en typ av dipol-dipolinteraktion; det är inte en verklig kemisk bindning. Dessa attraktioner kan uppstå mellan molekyler (intermolekylärt) eller inom olika delar av en enskild molekyl (intramolekylärt).
Vätevätebindningsdonator
En väteatom som är knuten till en relativt elektronegativ atom är en vätebindningsdonator. Denna elektronegativa atom är vanligtvis fluor, syre eller kväve. Den elektronegativa atomen drar till sig elektronmolnet från runt vätekärnan och genom att decentralisera molnet lämnas väteatomen med en positiv partiell laddning. Eftersom väte är litet i förhållande till andra atomer och molekyler är den resulterande laddningen, även om den bara är partiell, starkare. I molekylen etanol finns det en väteatom bunden till en syreatom, som är mycket elektronegativ. Denna väteatom är en vätebindningsdonator.
Vätebindningsacceptor
En vätebindning uppstår när denna starka partiella positiva laddning drar till sig ett ensamt elektronpar på en annan atom, som blir vätebindningsacceptor. En elektronegativ atom som t.ex. fluor, syre eller kväve är en vätebindningsacceptor, oavsett om den är bunden till en väteatom eller inte. Större elektronegativitet hos acceptorn för vätebindning skapar en starkare vätebindning. Dietyletermolekylen innehåller en syreatom som inte är bunden till en väteatom, vilket gör den till en vätebindningsacceptor.
En väte som är knuten till kol kan också delta i vätebindning när kolatomen är bunden till elektronegativa atomer, vilket är fallet i kloroform (CHCl3). Liksom i en molekyl där ett väte är bundet till kväve, syre eller fluor drar den elektronegativa atomen till sig elektronmolnet från runt vätekärnan och genom att decentralisera molnet lämnas väteatomen med en positiv partiell laddning.
Användningar för vätebindningar
Vätebindningar förekommer i oorganiska molekyler, t.ex. vatten, och organiska molekyler, t.ex. DNA och proteiner. De två komplementära strängarna i DNA hålls samman av vätebindningar mellan komplementära nukleotider (A&T, C&G). Vätgasbindning i vatten bidrar till dess unika egenskaper, bland annat dess höga kokpunkt (100 °C) och ytspänning.
I biologin är intramolekylära vätebindningar delvis ansvariga för de sekundära, tertiära och kvartära strukturerna hos proteiner och nukleinsyror. Vätgasbindningarna hjälper proteinerna och nukleinsyrorna att bilda och bibehålla specifika former.