Τύποι δεσμών υδρογόνου

Ο δεσμός υδρογόνου μπορεί να περιγραφεί ως ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου. Σε σύγκριση με τον ομοιοπολικό ή ιοντικό δεσμό, ο δεσμός υδρογόνου είναι γενικά πιο αδύναμος. Ωστόσο, είναι ισχυρότερο από τις δυνάμεις van der Waals. Ας κατανοήσουμε τους δεσμούς υδρογόνου μέσα από ένα παράδειγμα. Στην περίπτωση των μορίων του νερού, που χημικά αντιπροσωπεύονται ως (H2O), το υδρογόνο συνδέεται ομοιοπολικά με το ηλεκτραρνητικό άτομο οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα, ο δεσμός υδρογόνου αυξάνεται στα μόρια του νερού λόγω των αλληλεπιδράσεων διπόλου-διπόλου μεταξύ των ατόμων οξυγόνου και των ατόμων υδρογόνου.

Στο μόριο όπου το άτομο υδρογόνου είναι στενά συνδεδεμένο με το εξαιρετικά ηλεκτραρνητικό άτομο, το κοινό κομμάτι ενός ηλεκτρονίου έλκεται. Ως αποτέλεσμα, το άκρο του μορίου γίνεται ελαφρώς αρνητικό, ενώ το άλλο άκρο γίνεται θετικό. Και τα δύο άκρα ελκύουν το ένα το άλλο, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό ενός αδύναμου δεσμού μεταξύ τους. Σήμερα, θα συζητήσουμε λεπτομερώς τους τύπους δεσμών υδρογόνου και άλλα σχετικά θέματα.

Τι είναι ο δεσμός υδρογόνου;

Οι ειδικοί ταξινόμησαν τους δεσμούς υδρογόνου ως έναν τύπο αδύναμου χημικού δεσμού. Είναι η διαδικασία σχηματισμού δεσμών υδρογόνου που αποτελούν την ειδική κατηγορία μιας ελκτικής διαμοριακής δύναμης που προκύπτει λόγω της αλληλεπίδρασης διπόλου-διπόλου μεταξύ του ατόμου υδρογόνου και ενός εξαιρετικά ηλεκτραρνητικού ατόμου.

Εμφανίζεται κυρίως μεταξύ ενός ηλεκτραρνητικού και ενός ατόμου υδρογόνου. Μερικά από τα κοινά ηλεκτραρνητικά άτομα είναι το φθόριο, το χλώριο και το οξυγόνο. Σε σύγκριση με τον ομοιοπολικό ή ιοντικό δεσμό, ο δεσμός υδρογόνου είναι γενικά πιο αδύναμος. Ωστόσο, είναι ισχυρότερο από τις δυνάμεις van der Waals. Οι ειδικοί ταξινόμησαν τους δεσμούς υδρογόνου ως έναν τύπο αδύναμου χημικού δεσμού.

Τύποι δεσμών υδρογόνου 

Υπάρχουν δύο κύρια παραδείγματα δεσμών υδρογόνου. Αυτά περιλαμβάνουν – 

• Δεσμός διαμοριακού υδρογόνου

Σε περίπτωση που προκύπτει δεσμός υδρογόνου μεταξύ διαφορετικών μορίων που έχουν είτε τις ίδιες είτε διαφορετικές ενώσεις, αυτές αναφέρονται ως διαμοριακός δεσμός υδρογόνου. Με απλά λόγια, ο διαμοριακός δεσμός υδρογόνου σχηματίζεται κυρίως μεταξύ δύο διαφορετικών τύπων μορίων διαφορετικών ή ίδιων ενώσεων.

Μερικά κοινά παραδείγματα διαμοριακών δεσμών υδρογόνου περιλαμβάνουν δεσμούς υδρογόνου σε αλκοόλη, νερό, αμμωνία, μόρια HF και ούτω καθεξής.

• Ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου

Ο ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου μπορεί να περιγραφεί ως δεσμός υδρογόνου που συμβαίνει κυρίως μέσα στο μόριο μόνο. Αυτός ο τύπος δεσμού υδρογόνου λαμβάνει χώρα σε ενώσεις που έχουν δύο ομάδες.

Από τις δύο ομάδες, μια ομάδα έχει άτομο υδρογόνου, ενώ μια άλλη ομάδα έχει ένα εξαιρετικά ηλεκτραρνητικό άτομο.

Παραδείγματα δεσμών υδρογόνου 

Ακολουθούν τα κοινά παραδείγματα δεσμών υδρογόνου – 

• Δεσμός υδρογόνου στο υδροφθόριο – Δεδομένου ότι το φθόριο έχει την υψηλότερη τιμή ηλεκτραρνητικότητας, οδηγεί στο σχηματισμό του ισχυρότερου δεσμού υδρογόνου.

• Δεσμός υδρογόνου στο νερό – Ένα μόριο νερού έχει ένα εξαιρετικά ηλεκτραρνητικό άτομο οξυγόνου συνδεδεμένο με άτομα υδρογόνου. Εφόσον το άτομο οξυγόνου έλκει το κοινό ζεύγος του ηλεκτρονίου, το άκρο του γίνεται αρνητικό, ενώ το άτομο υδρογόνου γίνεται θετικό.

• Δεσμός υδρογόνου σε καρβοξυλικό οξύ και αλκοόλες – Το αλκοόλ αναφέρεται ως οργανικό μόριο με ομάδα -ΟΗ. Γενικά, σε περίπτωση που οποιοδήποτε μόριο έχει άτομο υδρογόνου είτε συνδέεται απευθείας με άζωτο είτε με οξυγόνο. Αργότερα, ο δεσμός υδρογόνου γίνεται ευκολότερος.

• Δεσμός υδρογόνου στην αμμωνία – Έχει άζωτο ηλεκτραρνητικού ατόμου συνδεδεμένο με άτομα υδρογόνου.

• Δεσμός υδρογόνου στο πολυμερές – Προκειμένου να προσδιοριστούν οι τρισδιάστατες δομές και οι ιδιότητες που αποκτώνται από φυσικές και συνθετικές πρωτεΐνες, ο δεσμός υδρογόνου είναι ένας κρίσιμος παράγοντας. Διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στον καθορισμό της δομής της κυτταρίνης μαζί με τα παράγωγα πολυμερή, συμπεριλαμβανομένου του λιναριού ή του βαμβακιού.

Ιδιότητες του δεσμού υδρογόνου 

Ακολουθούν οι ιδιότητες του δεσμού υδρογόνου – 

• Πτητικότητα – Δεδομένου ότι οι ενώσεις με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ πολλών διαφορετικών μορίων έχουν υψηλότερο σημείο βρασμού, είναι συγκριτικά λιγότερο πτητικές.

• Διαλυτότητα – Δεδομένου ότι ο δεσμός υδρογόνου μπορεί να λάβει χώρα μεταξύ μορίων αλκοόλης και νερού, η αλκοόλη είναι πιο διαλυτή στο νερό.

• Επιφανειακή τάση και ιξώδες – Οι ουσίες που έχουν δεσμούς υδρογόνου υπάρχουν ως το συσχετισμένο μόριο. Επομένως, η ροή τους είναι πολύ δύσκολη. Ωστόσο, έχουν περισσότερο ιξώδες και επιφανειακή τάση.

• Χαμηλότερη πυκνότητα πάγου σε σύγκριση με το νερό. – Όταν μιλάμε για τον στερεό πάγο, ο δεσμός υδρογόνου οδηγεί στη δομή που μοιάζει με κλουβί. Ωστόσο, κάθε μόριο νερού είναι στενά συνδεδεμένο με τα τέσσερα μόρια του νερού. Δεδομένου ότι τα μόρια βρίσκονται στην υγρή τους κατάσταση, δεν είναι συσκευασμένα στενά. Καθώς ο πάγος λιώνει, η δομή που μοιάζει με θήκη αρχίζει επίσης να λιώνει και όλα τα μόρια έρχονται πιο κοντά το ένα στο άλλο. Ως αποτέλεσμα, ακόμη και αν η μάζα του νερού είναι ίδια, η πυκνότητα αυξάνεται και ο όγκος μειώνεται.

Οι ενώσεις με δεσμούς υδρογόνου έχουν υψηλό σημείο βρασμού και τήξης;

Οι ενώσεις που συνδέονται με υδρογόνο εμφανίζουν γενικά εξαιρετικά υψηλά σημεία τήξης και βρασμού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι απαιτείται μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας για να σπάσουν οι δεσμοί. Εφόσον υπάρχει δεσμός υδρογόνου, το σημείο βρασμού μεταξύ των οξέων αλογόνου είναι γενικά υψηλό.

Συμπέρασμα 

Όπως συζητήθηκε, υπάρχουν κυρίως δύο τύποι δεσμών υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένου του διαμοριακού δεσμού υδρογόνου και του ενδομοριακού δεσμού υδρογόνου. Ο διαμοριακός δεσμός υδρογόνου συμβαίνει κυρίως μεταξύ διαφορετικών μορίων που έχουν είτε τις ίδιες είτε διαφορετικές ενώσεις. Από την άλλη πλευρά, ο ενδομοριακός δεσμός υδρογόνου είναι ο δεσμός υδρογόνου που συμβαίνει μόνο μέσα στο μόριο. Αυτός ο τύπος δεσμού υδρογόνου λαμβάνει χώρα σε ενώσεις που έχουν δύο ομάδες. Όπως συζητήθηκε, ο δεσμός υδρογόνου είναι ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου που είναι γενικά πιο αδύναμοι σε σύγκριση με τον ομοιοπολικό ή ιοντικό δεσμό. Ωστόσο, είναι ισχυρότερο από τις δυνάμεις van der Waals.