เชื่อมโยงโดยลักษณะสะพานไฮโดรเจนเชื่อมโยงในน้ำและในดีเอ็นเอ



ลิงค์สะพานไฮโดรเจน เป็นแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตระหว่างกลุ่มขั้วสองกลุ่มที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจน (H) ติดกับอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติตี้สูงทำให้เกิดการดึงดูดบนสนามไฟฟ้าสถิตของอะตอมใกล้เคียงที่มีประจุไฟฟ้า.

ในฟิสิกส์และเคมีมีกองกำลังที่สร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองโมเลกุลขึ้นไปรวมถึงแรงดึงดูดหรือแรงผลักดันซึ่งสามารถกระทำระหว่างอนุภาคเหล่านี้กับอนุภาคใกล้เคียงอื่น ๆ (เช่นอะตอมและไอออน) แรงเหล่านี้เรียกว่าแรงระหว่างโมเลกุล.

กองกำลังของ intermolar นั้นมีความอ่อนแอกว่าธรรมชาติที่อยู่ในส่วนของโมเลกุลจากภายในสู่ภายนอก (แรงภายในโมเลกุล).

กองกำลัง intermolecular ที่น่าดึงดูดมีสี่ประเภท: กองกำลังไอออน - ไดโพล, ไดโพล - ไดโพล, กองกำลังแวนเดอร์วาล์สและพันธะไฮโดรเจน.

ดัชนี

  • 1 ลักษณะของการเชื่อมโยงสะพานไฮโดรเจน 
    • 1.1 ทำไมสหภาพจึงเกิดขึ้น?
  • 2 ความยาวลิงก์
    • 2.1 ความแข็งแรงของลิงก์
    • 2.2 อุณหภูมิ
    • 2.3 แรงกดดัน
  • 3 เชื่อมโยงด้วยสะพานไฮโดรเจนในน้ำ
  • 4 เชื่อมโยงด้วยสะพานไฮโดรเจนใน DNA และโมเลกุลอื่น ๆ
  • 5 อ้างอิง

ลักษณะของการเชื่อมโยงสะพานไฮโดรเจน 

พันธะโดยสะพานไฮโดรเจนอยู่ระหว่างอะตอม "ผู้บริจาค" (electronegative ที่มีไฮโดรเจน) และ "ตัวรับ" (electronegative ที่ไม่มีไฮโดรเจน).

มันมักจะสร้างพลังงานระหว่าง 1 ถึง 40 Kcal / mol ทำให้แรงดึงดูดนี้แข็งแกร่งกว่าสิ่งที่เกิดขึ้นในปฏิสัมพันธ์ของ van der Waals แต่อ่อนแอกว่าพันธะโควาเลนต์และอิออนิก.

มันมักจะเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลกับอะตอมเช่นไนโตรเจน (N), ออกซิเจน (O) หรือฟลูออรีน (F) แม้ว่ามันจะถูกสังเกตเห็นด้วยกับอะตอมของคาร์บอน (C) เมื่อสิ่งเหล่านี้ติดอยู่กับอะตอมของอิเล็กตรอนสูงเช่นในกรณีของคลอโรฟอร์ม ( CHCl3).

ทำไมสหภาพจึงเกิดขึ้น?

การรวมตัวกันนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการถูกยึดติดกับอะตอมที่มีอิเลคโตรเนกาติตี้สูงไฮโดรเจน (อะตอมขนาดเล็กที่มีประจุเป็นกลางโดยทั่วไป) จะได้รับประจุบวกบางส่วนทำให้มันเริ่มดึงดูดอะตอมอิเล็กตรอนชนิดอื่น ๆ.

จากสิ่งนี้เกิดขึ้นเป็นสหภาพที่แม้ว่ามันจะไม่สามารถจำแนกได้ว่าเป็นโควาเลนต์ทั้งหมด แต่ก็ผูกไฮโดรเจนและอะตอมอิเลคโตรเนกาติตี้กับอะตอมอื่น.

หลักฐานแรกของการมีอยู่ของพันธบัตรเหล่านี้ถูกสังเกตโดยการศึกษาที่วัดค่าจุดเดือด มันถูกตั้งข้อสังเกตว่าไม่ทั้งหมดเหล่านี้เพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลตามที่คาดไว้ แต่มีสารประกอบบางอย่างที่ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าจะเดือดกว่าที่คาดการณ์ไว้.

จากที่นี่เราเริ่มสังเกตการมีอยู่ของพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลอิเลคโตรเนกาติตี้.

ความยาวของลิงค์

คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดในการวัดค่าในพันธะไฮโดรเจนคือความยาวของมัน (ยิ่งยาวยิ่งแข็งแกร่งน้อยกว่า) ซึ่งวัดเป็นอังสตรอม (Å).

ในทางกลับกันความยาวนี้ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงพันธะอุณหภูมิและความดัน ข้อมูลต่อไปนี้อธิบายว่าปัจจัยเหล่านี้มีอิทธิพลต่อความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนอย่างไร.

ลิงค์แรง

ความแข็งแรงพันธะขึ้นอยู่กับความดันอุณหภูมิมุมบอนด์และสภาพแวดล้อม (ซึ่งมีลักษณะเป็นค่าคงที่ไดอิเล็กทริกท้องถิ่น).

ยกตัวอย่างเช่นสำหรับโมเลกุลของเรขาคณิตเชิงเส้นยูเนี่ยนจะอ่อนแอกว่าเพราะไฮโดรเจนอยู่ไกลจากอะตอมหนึ่งมากกว่าอะตอมอื่น แต่ในมุมที่ปิดกว่าแรงนี้จะเพิ่มขึ้น.

อุณหภูมิ

มันถูกศึกษาว่าพันธะไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าเนื่องจากความหนาแน่นลดลงและการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่อุณหภูมิสูงขึ้นทำให้เกิดความยากลำบากในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน.

คุณสามารถทำลายพันธะชั่วคราวและ / หรือถาวรด้วยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ แต่สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าพันธะนั้นทำให้สารประกอบมีความต้านทานต่อการเดือดมากขึ้นเช่นเดียวกับกรณีของน้ำ.

ความดัน

ยิ่งความดันยิ่งสูงความแข็งแกร่งของพันธะไฮโดรเจนก็จะยิ่งมากขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความกดดันที่สูงกว่าอะตอมของโมเลกุล (เช่นในน้ำแข็ง) จะมีขนาดเล็กลงและจะช่วยให้ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบของลิงค์ลดลง.

ในความเป็นจริงค่านี้เกือบเป็นเส้นตรงเมื่อศึกษาน้ำแข็งบนกราฟที่ความยาวของลิงค์ที่พบกับความดันนั้นแข็งค่า.

เชื่อมโยงด้วยสะพานไฮโดรเจนในน้ำ

โมเลกุลของน้ำ (H2O) ถือว่าเป็นกรณีที่สมบูรณ์แบบของพันธะไฮโดรเจน: แต่ละโมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนที่อาจเกิดขึ้นสี่กับโมเลกุลของน้ำใกล้เคียง.

มีอยู่ในโมเลกุลแต่ละโมเลกุลในปริมาณที่สมบูรณ์แบบของไฮโดรเจนที่มีประจุบวกและคู่อิเล็กตรอนที่ไม่ได้เชื่อมโยงกันทำให้ทุกคนมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน.

นี่คือสาเหตุที่น้ำมีจุดเดือดสูงกว่าโมเลกุลอื่นเช่นแอมโมเนีย (NH)3) และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF).

ในกรณีแรกอะตอมไนโตรเจนมีคู่อิเล็กตรอนอิสระเพียงคู่เท่านั้นและนั่นหมายความว่าในกลุ่มของโมเลกุลแอมโมเนียมีคู่อิสระไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของไฮโดรเจนทั้งหมด.

มีการกล่าวกันว่าสำหรับแต่ละโมเลกุลของแอมโมเนียจะเกิดพันธะเดี่ยวโดยพันธะไฮโดรเจนและอะตอม H อื่น ๆ จะ "สูญเปล่า".

ในกรณีของฟลูออไรด์มีการขาดดุลของไฮโดรเจนและ "คู่" ของอิเล็กตรอนจะ "สูญเปล่า" อีกครั้งมีจำนวนของไฮโดรเจนและอิเล็กตรอนในน้ำเพียงพอดังนั้นระบบนี้จึงเชื่อมโยงอย่างสมบูรณ์แบบ.

เชื่อมโยงโดยสะพานไฮโดรเจนใน DNA และโมเลกุลอื่น ๆ

ในโปรตีนและพันธะไฮโดรเจนสามารถสังเกตได้ด้วย: ในกรณีของ DNA รูปแบบเกลียวคู่นั้นเกิดจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่ฐาน (บล็อกที่ประกอบเป็นเกลียว) ซึ่งอนุญาตให้ โมเลกุลเหล่านี้ถูกจำลองแบบและมีชีวิตตามที่เรารู้.

ในกรณีของโปรตีนไฮโดรเจนก่อให้เกิดพันธะระหว่างออกซิเจนและเอไมด์ไฮโดรเจน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่เกิดขึ้นโครงสร้างโปรตีนที่ได้จะแตกต่างกันออกไป.

พันธบัตรไฮโดรเจนยังมีอยู่ในโพลีเมอร์ธรรมชาติและสังเคราะห์และในโมเลกุลอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนและโมเลกุลอื่น ๆ ที่มีสหภาพชนิดนี้ยังคงศึกษาอยู่ในโลกของเคมี.

การอ้างอิง

  1. พันธะไฮโดรเจน ( N.d. ) วิกิพีเดีย สืบค้นจาก en.wikipedia.org
  2. Desiraju, G. R. (2005) สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดียบังกาลอร์ เรียกดูจาก ipc.iisc.ernet.in
  3. Mishchuk, N. A. , & Goncharuk, V. V. (2017) เกี่ยวกับธรรมชาติของคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ Khimiya i Tekhnologiya Vody.
  4. เคมี, W. I. (s.f. ) เคมีคืออะไร ดึงมาจาก whatischemistry.unina.it
  5. Chemguide ( N.d. ) ChemGuide สืบค้นจาก chemguide.co.uk