Kaj povzroča vezanje vodika?

Vodikova vez se zgodi med a vodik atom in an elektronegativni atom (npr. kisik, fluor, klor). Vez je šibkejša od ionske ali kovalentne, vendar močnejša od sile van der Waals (5 do 30 kJ / mol). Vodikova vez je razvrščena kot vrsta šibke kemične vezi.

Razlog vezava vodika Do tega pride, ker elektron ni enakomerno razdeljen med vodikovim atomom in negativno nabitim atomom. Vodik v vezi ima še vedno le en elektron, medtem ko za stabilen par elektronov potrebujemo dva elektrona. Rezultat tega je, da atom vodika nosi šibek pozitiven naboj, zato ostaja privlačen za atome, ki še vedno nosijo negativen naboj. Iz tega razloga vodikova vezava ne pride v molekulah z nepolarnimi kovalentnimi vezmi. Vsaka spojina s polarnimi kovalentnimi vezmi lahko tvori vodikove vezi.

Vodikove vezi se lahko tvorijo znotraj molekule ali med atomi v različnih molekulah. Čeprav za vezanje vodika organska molekula ni potrebna, je pojav izredno pomemben v bioloških sistemih. Primeri vezave vodika vključujejo:

• med dvema molekulama vode
• ki imata dva sklopa DNA skupaj, da tvorita dvojno vijačnico
• krepitev polimerov (npr. ponavljajoča se enota, ki pomaga kristalizirati najlon)
• tvorijo sekundarne strukture v beljakovinah, kot so alfa vijačnica in beta naguban list
• med vlakni v tkanini, kar lahko povzroči nastanek gub
• med antigenom in protitelesom
• med encimom in substratom
• vezava transkripcijskih faktorjev na DNA

Vodikove vezi so nekatere pomembne lastnosti vode. Čeprav je vodikova vez le 5% močna kot kovalentna vez, je dovolj za stabiliziranje molekul vode.

• Vodikovo vezanje povzroči, da voda ostane tekoča v širokem temperaturnem območju.
• Ker je za razbijanje vodikovih vezi potrebna dodatna energija, ima voda nenavadno visoko toploto uparjanja. Voda ima veliko višje vrelišče kot drugi hidridi.

Učinkov vezave vodika med molekulami vode je veliko pomembnih posledic:

• Vezava vodika naredi led manj gost kot tekoča voda, torej led plava na vodi.
• Vpliv vezave vodika na toplota izhlapevanja pomaga, da je potenje učinkovito sredstvo za zniževanje temperature za živali.
• Vpliv na toplotno moč pomeni, da voda ščiti pred ekstremnimi temperaturnimi premiki v bližini velikih vodnih ali vlažnih okolij. Voda pomaga uravnavati temperaturo v svetovnem merilu.

Vezava vodika je najpomembnejša med vodikovimi in visoko elektronegativnimi atomi. Dolžina kemijske vezi je odvisna od njene moči, tlaka in temperature. Kot vezave je odvisen od posameznih kemičnih vrst, ki sodelujejo v vezi. Moč vodikovih vezi se giblje od zelo šibke (1–2 kJ mol − 1) do zelo močne (161,5 kJ mol − 1). Nekaj ​​primerov entalpije v hlapih so:

F-H…: F (161,5 kJ / mol ali 38,6 kcal / mol)
O-H…: N (29 kJ / mol ali 6,9 kcal / mol)
O-H…: O (21 kJ / mol ali 5,0 kcal / mol)
N-H…: N (13 kJ / mol ali 3,1 kcal / mol)
N − H…: O (8 kJ / mol ali 1,9 kcal / mol)
HO-H…: OH₃⁺ (18 kJ / mol ali 4,3 kcal / mol)

_Reference

_{Larson, J. W.; McMahon, T. B. (1984). "Bihalidni in psevdohahalidni ioni v plinski fazi. Ionsko ciklotronsko resonančno določanje energij vodikove vezi v vrstah XHY (X, Y = F, Cl, Br, CN) ". Anorganska kemija 23 (14): 2029–2033.}

_{Emsley, J. (1980). "Zelo močne vodikove vezi". Recenzije kemijske družbe 9 (1): 91–124.
Omer Markovitch in Noam Agmon (2007). "Struktura in energija hidracijskih hidracij školjk". J. Phys. Chem. A 111 (12): 2253–2256.}