- ลักษณะของพันธะไฮโดรเจน
- ทำไมสหภาพแรงงานจึงเกิดขึ้น?
- ความยาวลิงก์
- ความแข็งแรงของพันธะ
- อุณหภูมิ
- ความดัน
- พันธะสะพานไฮโดรเจนในน้ำ
- พันธะไฮโดรเจนใน DNA และโมเลกุลอื่น ๆ
- อ้างอิง
พันธะไฮโดรเจนเชื่อมโยงสถานที่สำคัญไฟฟ้าสถิตระหว่างสองกลุ่มขั้วที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจน (H) ผูกมัดกับแหล่งท่องเที่ยวที่อะตอมอิเล็กตรอนสูงกระทำกับสนามไฟฟ้าสถิตที่เรียกเก็บ electronegatively อะตอมอื่นในบริเวณใกล้เคียง
ในฟิสิกส์และเคมีมีแรงที่ทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลตั้งแต่สองโมเลกุลขึ้นไปรวมถึงแรงดึงดูดหรือแรงผลักซึ่งสามารถกระทำระหว่างอนุภาคเหล่านี้กับอนุภาคอื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียง (เช่นอะตอมและไอออน) แรงเหล่านี้เรียกว่าแรงระหว่างโมเลกุล
โมเลกุลสองตัวรวมตัวกันเป็นคอมเพล็กซ์หรี่ผ่านพันธะไฮโดรเจนสี่พันธะ
แรงระหว่างโมเลกุลมีลักษณะที่อ่อนแอกว่าแรงที่ยึดส่วนต่างๆของโมเลกุลจากภายในสู่ภายนอก (แรงระหว่างโมเลกุล)
ในบรรดาแรงระหว่างโมเลกุลที่น่าดึงดูดนั้นมีอยู่ด้วยกัน 4 ประเภท ได้แก่ แรงไอออน - ไดโพล, แรงไดโพล - ไดโพล, กองกำลังแวนเดอร์วาลส์และพันธะไฮโดรเจน
ลักษณะของพันธะไฮโดรเจน
พันธะไฮโดรเจนอยู่ระหว่างอะตอม "ผู้บริจาค" (อิเล็กโทรเนกาติวิตีที่มีไฮโดรเจน) และ "ตัวรับ" (อิเล็กโทรเนกาติวิตีที่ไม่มีไฮโดรเจน)
โดยปกติจะสร้างพลังงานระหว่าง 1 ถึง 40 Kcal / mol ทำให้แรงดึงดูดนี้แข็งแกร่งกว่าที่เกิดขึ้นในปฏิสัมพันธ์ของ van der Waals มาก แต่อ่อนแอกว่าพันธะโควาเลนต์และไอออนิก
มักเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลที่มีอะตอมเช่นไนโตรเจน (N) ออกซิเจน (O) หรือฟลูออรีน (F) แม้ว่าจะสังเกตเห็นด้วยอะตอมของคาร์บอน (C) เมื่อพวกมันถูกยึดติดกับอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงเช่นในกรณีของคลอโรฟอร์ม ( CHCl 3 )
ทำไมสหภาพแรงงานจึงเกิดขึ้น?
พันธะนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการติดกับอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงไฮโดรเจน (อะตอมขนาดเล็กที่มีประจุเป็นกลางโดยทั่วไป) ได้รับประจุบวกบางส่วนทำให้เริ่มดึงดูดอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีอื่น ๆ เข้าหาตัวเอง
จากตรงนี้จะเกิดพันธะขึ้นซึ่งแม้ว่าจะไม่สามารถจำแนกเป็นโควาเลนต์ทั้งหมดได้ แต่พันธะไฮโดรเจนและอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีของมันกับอะตอมอื่นนี้
หลักฐานแรกของการมีอยู่ของพันธะเหล่านี้ถูกสังเกตโดยการศึกษาที่วัดจุดเดือด มีข้อสังเกตว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ทั้งหมดที่เพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลอย่างที่คาดไว้ แต่มีสารประกอบบางอย่างที่ต้องใช้อุณหภูมิในการเดือดสูงกว่าที่คาดการณ์ไว้
จากตรงนี้เริ่มสังเกตเห็นการมีอยู่ของพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลอิเล็กโทรเนกาติวิตี
ความยาวลิงก์
ลักษณะที่สำคัญที่สุดในการวัดพันธะไฮโดรเจนคือความยาว (ยิ่งยาวยิ่งมีความแข็งแรงน้อย) ซึ่งวัดเป็นอังสตรอม (Å)
ในทางกลับกันความยาวนี้ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงพันธะอุณหภูมิและความดัน ต่อไปนี้อธิบายว่าปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนอย่างไร
ความแข็งแรงของพันธะ
ความแข็งแรงของพันธะขึ้นอยู่กับความดันอุณหภูมิมุมพันธะและสภาพแวดล้อม (ซึ่งมีลักษณะเป็นค่าคงที่อิเล็กทริกในท้องถิ่น)
ตัวอย่างเช่นสำหรับโมเลกุลของเรขาคณิตเชิงเส้นพันธะจะอ่อนลงเนื่องจากไฮโดรเจนอยู่ห่างจากอะตอมหนึ่งมากกว่าจากอีกอะตอมหนึ่ง แต่ในมุมที่แน่นกว่าแรงนี้จะเพิ่มขึ้น
อุณหภูมิ
มีการศึกษาว่าพันธะไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะก่อตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่าเนื่องจากการลดลงของความหนาแน่นและการเคลื่อนตัวของโมเลกุลที่อุณหภูมิสูงขึ้นทำให้เกิดความยากลำบากในการสร้างพันธะไฮโดรเจน
พันธะสามารถแตกหักได้ชั่วคราวและ / หรือถาวรเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แต่สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าพันธะยังทำให้สารประกอบมีความต้านทานต่อการเดือดมากขึ้นเช่นเดียวกับในกรณีของน้ำ
ความดัน
ยิ่งความดันสูงความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนก็จะยิ่งมากขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากเมื่อมีความกดดันสูงขึ้นอะตอมของโมเลกุล (เช่นในน้ำแข็ง) จะรวมตัวกันมากขึ้นและจะช่วยลดระยะห่างระหว่างส่วนประกอบของพันธะ
ในความเป็นจริงค่านี้เกือบจะเป็นเชิงเส้นเมื่อศึกษาน้ำแข็งบนกราฟที่มีการชื่นชมความยาวพันธะที่พบกับความดัน
พันธะสะพานไฮโดรเจนในน้ำ
โมเลกุลของน้ำที่มีพันธะไฮโดรเจน
โมเลกุลของน้ำ (H 2 O) ถือเป็นกรณีที่สมบูรณ์แบบของพันธะไฮโดรเจน: แต่ละโมเลกุลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนที่มีศักยภาพสี่พันธะกับโมเลกุลของน้ำที่อยู่ใกล้เคียง
มีปริมาณไฮโดรเจนที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่ไม่มีพันธะในแต่ละโมเลกุลที่สมบูรณ์แบบทำให้พวกมันทั้งหมดมีส่วนร่วมในพันธะไฮโดรเจน
นี่คือสาเหตุที่น้ำมีจุดเดือดสูงกว่าโมเลกุลอื่น ๆ เช่นแอมโมเนีย (NH 3 ) และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF)
ในกรณีแรกอะตอมไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนอิสระเพียงคู่เดียวและนั่นหมายความว่าในกลุ่มของโมเลกุลแอมโมเนียมีคู่อิสระไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการของไฮโดรเจนทั้งหมด
ว่ากันว่าสำหรับแอมโมเนียแต่ละโมเลกุลจะมีพันธะไฮโดรเจนเดี่ยวเกิดขึ้นและอะตอม H อื่น ๆ "สูญเปล่า"
ในกรณีของฟลูออไรด์ค่อนข้างจะมีการขาดดุลไฮโดรเจนและคู่อิเล็กตรอนจะ "สูญเปล่า" อีกครั้งมีคู่ของไฮโดรเจนและอิเล็กตรอนในน้ำในปริมาณที่เหมาะสมดังนั้นระบบนี้จึงเชื่อมกันอย่างสมบูรณ์แบบ
พันธะไฮโดรเจนใน DNA และโมเลกุลอื่น ๆ
ในโปรตีนและ DNA สามารถสังเกตพันธะไฮโดรเจนได้เช่นกัน: ในกรณีของ DNA รูปร่างเกลียวคู่เกิดจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่ฐาน (โครงสร้างที่ประกอบเป็นเกลียว) ซึ่งอนุญาตให้ โมเลกุลเหล่านี้ถูกจำลองแบบและมีชีวิตอย่างที่เรารู้ว่ามีอยู่จริง
ในกรณีของโปรตีนไฮโดรเจนจะสร้างพันธะระหว่างออกซีเจนกับเอไมด์ไฮโดรเจน โครงสร้างโปรตีนที่เกิดขึ้นจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่เกิดขึ้น
พันธะไฮโดรเจนยังมีอยู่ในโพลีเมอร์ธรรมชาติและสังเคราะห์และในโมเลกุลอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนและโมเลกุลอื่น ๆ ที่มีพันธะประเภทนี้ยังคงได้รับการศึกษาในโลกของเคมี
อ้างอิง
- พันธะไฮโดรเจน (เอสเอฟ) วิกิพีเดีย สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- เดสิราจู GR (2548). สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดียบังกาลอร์ ดึงมาจาก ipc.iisc.ernet.in
- Mishchuk, NA, & Goncharuk, VV (2017). เกี่ยวกับลักษณะของคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ Khimiya i Tekhnologiya Vody.
- เคมี, วิสคอนซิน (sf). เคมีคืออะไร. ดึงมาจาก whatischemistry.unina.it
- Chemguide (เอสเอฟ) ChemGuide สืบค้นจาก chemguide.co.uk