Večini ljudi je všeč ideja ionskih in kovalentnih vezi, vendar niso prepričani, kaj so vodikove vezi, kako nastajajo in zakaj so pomembne.
Ključni odvzemi: vodikove vezi
- Vodikova vez je privlačnost med dvema atomoma, ki že sodelujeta v drugih kemijskih vezicah. Eden izmed atomov je vodik, drugi pa je lahko kateri koli elektronegativni atom, kot so kisik, klor ali fluor.
- Vodikove vezi se lahko tvorijo med atomi znotraj molekule ali med dvema ločenima molekulama.
- Vodikova vez je šibkejša od ionske ali kovalentne vezi, vendar močnejša od sil Van der Waalsa.
- Vodikove vezi igrajo pomembno vlogo v biokemiji in proizvajajo številne edinstvene lastnosti vode.
Opredelitev vodikove vezi
Vodikova vez je vrsta privlačne (dipol-dipolne) interakcije med elektronegativom atom in a vodik atom vezan na drug elektronegativni atom. Ta vez vedno vključuje atom vodika. Vodikove vezi lahko pride med molekule ali znotraj delov ene same molekule.
Vodikova vez je močnejša kot sile der der Waals, vendar šibkejši od kovalentne vezi
ali ionske vezi. To je približno 1/20 (5%) jakosti kovalentne vezi, nastale med O-H. Vendar je tudi ta šibka vez dovolj močna, da prenese majhna temperaturna nihanja.Toda Atomi so že vezani
Kako lahko vodik pritegne drug atom, ko je že vezan? V polarna vez, ena stran vezi ima še vedno rahlo pozitiven naboj, druga stran pa rahlo negativni električni naboj. Oblikovanje vezi ne nevtralizira električne narave atomov udeležencev.
Primeri vodikovih vezi
Vodikove vezi najdemo v nukleinskih kislinah med baznimi pari in med molekulami vode. Ta vrsta vezi tvori tudi med vodikovimi in ogljikovimi atomi različnih molekul kloroforma, med vodikom in dušikom atomi sosednjih molekul amoniaka, med ponavljajočimi se podenotami v polimernem najlonu ter med vodikom in kisikom v acetilaceton. Mnoge organske molekule so podvržene vodikovim vezam. Vodikova vez:
- Pomagajte privezati dejavnike transkripcije na DNK
- Pomaga vezati antigen-protitelo
- Organizirajte polipeptide v sekundarne strukture, kot sta alfa vijak in beta lista
- Oba sklopa DNK držite skupaj
- Vezite faktorje transkripcije med seboj
Vodikovo vezanje v vodi
Čeprav vodikove vezi tvorijo med vodikom in katerim koli drugim elektronegativnim atomom, so vezi znotraj vode najbolj razširjene (in nekateri bi trdili, da so najpomembnejše). Vodikove vezi nastanejo med sosednjimi molekulami vode, ko vodik enega atoma pride med kisikovimi atomi njegove lastne molekule in sosedovega. To se zgodi, ker atom vodika privlači tako svoj kisik kot druge kisikove atome, ki se dovolj približajo. Kisikovo jedro ima 8 "plus" nabojev, zato privlači elektrone boljše od vodikovega jedra, z enim samim pozitivnim nabojem. Sosednje molekule kisika so torej sposobne pritegniti vodikove atome iz drugih molekul, ki so osnova za tvorbo vodikove vezi.
Skupno število vodikovih vezi, tvorjenih med molekulami vode, je 4. Vsaka molekula vode lahko tvori 2 vodikove vezi med kisikom in obema atomoma vodika v molekuli. Med vsakim atomom vodika in bližnjimi kisikovimi atomi se lahko tvorita dodatni dve vezi.
Posledica vezave vodika je, da se vodikove vezi vežejo v tetraedru okoli vsake molekule vode, kar vodi do dobro znane kristalne strukture snežin. V tekoči vodi je razdalja med sosednjimi molekulami večja in energija molekul je dovolj velika, da se vodikove vezi pogosto raztegnejo in pretrgajo. Celo molekule tekoče vode povprečno dosegajo tetraedrsko postavitev. Zaradi vezanja z vodikom se struktura tekoče vode uredi pri nižji temperaturi, veliko več kot pri drugih tekočinah. Vezava vodika drži molekule vode za približno 15% bližje, kot če vezi ne bi bile. Vezi so glavni razlog, da voda kaže zanimive in nenavadne kemijske lastnosti.
- Vezava vodika zmanjša ekstremne temperaturne premike v bližini velikih vodnih teles.
- Vodikovo vezanje omogoča, da se živali ohladijo z uporabo znojenja, ker je potrebna tako velika količina toplote, da se prekinejo vodikove vezi med molekulami vode.
- Vodikovo vezanje ohranja vodo v tekočem stanju v širšem temperaturnem območju kot pri kateri koli drugi molekuli primerljive velikosti.
- Vezanje daje vodi izjemno visoko toploto izhlapevanja, kar pomeni, da je za pretvorbo tekoče vode v vodno paro potrebna velika toplotna energija.
Vodikove vezi znotraj težka voda so še močnejši od tistih v navadni vodi, izdelanih z običajnim vodikom (protium). Vezava vodika v tritirani vodi je še močnejša.