Wat is een waterstofbinding? Soorten, invloed

Wat is een waterstofbinding? Een bekend voorbeeld van deze verbinding is gewoon water (H2O). Door het feit dat het zuurstofatoom (O) meer electronegatief is dan twee waterstofatomen (H), lijkt het bindende elektronen los te laten van waterstofatomen. Als gevolg van de oprichting van een dergelijke covalente polaire binding wordt een dipool gevormd. Het zuurstofatoom ontwerpt een negatieve negatieve lading en de waterstofatomen zijn een kleine positieve lading, die aangetrokken wordt tot de elektronen (hun onverschilligde paar) op het zuurstofatoom van het naburige H2O-molecuul (dat wil zeggen water). Zo kan worden gezegd dat de waterstofbinding de aantrekkelijke kracht vormt tussen het waterstofatoom en het elektronegatieve atoom. Een belangrijk kenmerk van het waterstofatoom is dat wanneer de bindingselektronen zich aantrekken, wordt de kern ervan (dat wil zeggen het proton, andere elektronen niet afgeschermd) blootgesteld. En hoewel de waterstofbinding zwakker is dan de covalente binding, is dit dit wat een aantal abnormale eigenschappen van H2O (water) veroorzaakt.

Meestal wordt deze band gevormd door de atomen van de volgende elementen: zuurstof (O), stikstof (N) en fluor (F). Dit komt doordat de atomen van deze elementen klein zijn en gekenmerkt worden door hoge electronegativiteit. Met grotere atomen (zwavel S of chloor Cl) is de resulterende waterstofbinding zwakker, ondanks het feit dat deze elementen in termen van hun elektronegativiteit vergelijkbaar zijn met N (d.w.z. stikstof).

Er zijn twee soorten waterstofbinding:

1. Hydrogen-intermoleculaire binding - verschijnt tussen twee moleculen, bijvoorbeeld: methanol, ammoniak, waterstoffluoride.
2. Hydrogenbinding intramoleculaire - verschijnt in een molecuul, bijvoorbeeld: 2-nitrofenol.

Ook is er op dit moment een mening dat de waterstofchemische binding zwak en sterk is. Zij verschillen van elkaar in energie en in de lengte van de band (de afstand tussen atomen):

1. Waterstofbindingen zijn zwak. De energie is 10-30 kJ / mol, de bandlengte is 30. Alle bovenstaande stoffen zijn voorbeelden van een normale of zwakke waterstofbinding.
2. Waterstofbindingen zijn sterk. De energie is 400 kJ / mol, de lengte is 23-24. De verkregen gegevens geven aan dat sterke bindingen gevormd worden in de volgende ionen: ion-waterstofdifluoride [FHF] -, gehydrateerde hydroxide [HO-H-OH] -, oxonium-ion gehydrateerde [H2O-H-OH2] + , Evenals in diverse andere organische en anorganische verbindingen.

Invloed van waterstof intermoleculaire bindingen

De afwijkende waarden van de kook- en smeltpunten, de enthalpie van verdamping en de oppervlaktespanning van sommige verbindingen kunnen verklaard worden door de aanwezigheid van waterstofbindingen. Water heeft abnormale waarden voor al deze eigenschappen, en waterstoffluoride en ammoniak hebben kook- en smeltpunten. Water- en waterstoffluoride in de vaste en vloeibare toestanden, als gevolg van de aanwezigheid van waterstofintermoleculaire bindingen in hen, worden beschouwd als gepolymeriseerd. Deze relatie verklaart niet alleen het te hoge smeltpunt van deze stoffen, maar ook hun lage dichtheid. En tijdens het smelten wordt de waterstofbinding gedeeltelijk vernietigd, waardoor watermoleculen (H2O) dichter verpakken worden.

Dimerisatie van sommige stoffen (carbonzuren, bijvoorbeeld benzoëzuur en azijnzuur) kan ook worden verklaard door de aanwezigheid van een waterstofbinding daarin. De dimer is twee moleculen die samen zijn gekoppeld. Om deze reden is het kookpunt van carbonzuren hoger dan die van verbindingen met ongeveer hetzelfde molecuulgewicht. Bijvoorbeeld in azijnzuur (CH3COOH) is het kookpunt 391 K, terwijl het in aceton (CH3COCH3) 329 K is.

Invloed van waterstof intramoleculaire bindingen

Deze relatie heeft ook invloed op de structuur en eigenschappen van verschillende verbindingen, zoals: 2- en 4-nitrofenol. Maar het meest bekende en belangrijke voorbeeld van een waterstofbinding is deoxyribonucleïnezuur (verkort: DNA). De moleculen van dit zuur worden gevouwen in de vorm van een dubbele helix, waarvan twee strengen met elkaar verbonden zijn door een waterstofbinding.