پیوند هیدروژن یک نوع جاذب( دوقطبی) متقابل بین یک اتم الکترونگاتیو و یک اتم هیدروژن است که به یک اتم الکترونگاتیو دیگر متصل است. این پیوند همواره شامل یک اتم هیدروژن است. پیوندهای هیدروژن بین مولکول ها یا درون مولکول های یک مولکول اتفاق می افتد.
پیوند هیدروژن بین یک اتم هیدروژن و یک اتم الکترونگاتیو (مانند اکسیژن، فلوئور، کلر) رخ می دهد. پیوند ضعیف تر از پیوند یونی یا پیوند کووالانسی است، اما قوی تر از نیروهای واندروالسی (5 تا 30 کیلوگرم / مول) است. پیوند هیدروژنی به عنوان یک نوع پیوند شیمیایی ضعیف طبقه بندی شده است.
پیوند هیدروژن
دلیل اتصال هیدروژن این است که الکترون به طور مساوی بین یک اتم هیدروژن و یک اتم با بار منفی متصل نیست.
هیدروژن در یک پیوند تنها یک الکترون دارد، در حالی که دو الکترون برای یک جفت الکترونی پایدار نیاز است. نتیجه این است که اتم هیدروژن بار مثبت ضعیفی را حمل می کند، بنابراین آن را به اتم هایی که هنوز بار منفی دارند منتقل می کند. به همین دلیل، پیوند هیدروژنی در مولکول ها با پیوندهای کووالان غیر قطبی رخ نمی دهد. هر ترکیب با پیوند کووالان قطبی دارای پتانسیل ایجاد پیوندهای هیدروژنی است
حدود 1/20 (5٪) استحکام پیوند کووالان بین O-H است. با این حال، حتی این پیوند ضعیف به اندازه کافی قوی است که بتواند مقاومت کند و نوسانات دما را کم کند.جاذبه بین مولکولی در ترکیباتی دیده می شود که در آنها بین هیدورژن و عناصری که اندازه کوچک و الکترونگاتیو زیاد دارند پیوند برقرا می شود این نوع پیوند هیدورژنی نامیده می شود
مثالهایی از پیوند هیدروژنی
پیوندهای هیدروژن در اسیدهای نوکلئیک بین جفت های پایه و بین مولکول های آب یافت می شوند. این نوع پیوند همچنین بین اتمهای هیدروژن و کربن مولکول های مختلف کلروفرم، بین اتم های هیدروژن و نیتروژن مولکول آمونیاک و بین تکه های در نایلون پلیمری و بین هیدروژن و اکسیژن در استیل آستون تشکیل می شود. بسیاری از مولکول های آلی که به هیدروژن پیوند دارند. پیوند هیدروژنی است
کمک به اتصال عوامل رونویسی به DNA
کمک به اتصال آنتی ژن آنتی بادی
دو رشته DNA را نگه دارید
پیوند هیدروژن در آب
پیوند هیدروژن برای برخی از ویژگی های آب مهم است. حتی اگر یک پیوند هیدروژنی تنها 5 درصد قوی باشد به عنوان یک پیوند کووالانتی،برای تثبیت مولکول های آب کافی است.
پیوندهای هیدروژنی بین مولکولهای آب تشکیل شده است. هر مولکول آب می تواند 2 پیوند هیدروژن بین اکسیژن و دو اتم هیدروژن را در مولکول تشکیل دهد. دو پیوند اضافی را می توان بین هر یک از اتم هیدروژن و اتم های اکسیژن مجاور تشکیل داد.
پیوندهای هیدروژنی تمایل دارند در اطراف هر مولکول آب در یک حالت تتراهاد چهار ضلعی قرار بگیرند ، که منجر به ساختار بلورهای شناخته شده می شود. در آب مایع، فاصله بین مولکول های مجاور بزرگتر است و انرژی مولکول ها به اندازه کافی بالا است که پیوندهای هیدروژن اغلب کشش و شکسته می شوند. با این حال، مولکول های آب مایع به ترتیب چهار تایی قرار دارند. پیوند هیدروژن مولکول های آب حدود 15 درصد نزدیک تر از این است که پیوند وجود نداشته باشد.
پیوند هیدروژنی دلیل اصلی خواص شیمیایی جالب و غیر معمول آب است.
پیوند هیدروژن یخ را متراکم تر از آب مایع می کند، بنابراین یخ در آب فرو می ریزد
پیوند هیدروژن باعث تغییرات شدید دما در نزدیکی آبهای بزرگ می شود.
پیوند هیدروژن به حیوانات اجازه می دهد تا با استفاده از تنفس خود را خنک کنند، زیرا برای ذخیره سازی پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب نیاز به مقدار زیاد گرما لازم است.
پیوند هیدروژن آب در حالت مایع خود را در محدوده دما گسترده تر از هر مولکول دیگر قابل اندازه گیری نگه می دارد.اتصال به آب باعث گرمای شدید تبخیر می شود که به معنی افزایش انرژی حرارتی برای تغییر آب مایع به بخار آب است.
پیوندهای هیدروژن در آب سنگین حتی قوی تر از آبهای معمولی است پیوند هیدروژن در آب تریتیک قوی تر است
قدرت پیوند هیدروژن:
اتصال هیدروژن بین اتم های هیدروژن و الکترونگاتیو بسیار مهم است. طول پیوند شیمیایی به قدرت، فشار و دما بستگی دارد. زاویه باند بستگی به گونه های شیمیایی خاص درگیر در پیوند دارد. قدرت پیوندهای هیدروژنی از بسیار ضعیف (1-2 کیلوگرم مول-1) تا بسیار قوی (161.5 kJ mol-1) متغیر است.
بعضی از نمونه های آنتالپی در بخار عبارتند از:
F-H ...: F (161.5 kJ / mol یا 38.6 kcal / mol)
O-H ...: N (29 kJ / mol یا 6.9 kcal / mol)
O-H ...: O (21 kJ / mol یا 5.0 kcal / mol)
N-H ...: N (13 kJ / mol یا 3.1 kcal / mol)
N-H ...: O (8 kJ / mol یا 1.9 kcal / mol)
HO-H ...: OH3 + (18 kJ / mol یا 4.3 kcal / mol)
بیشتر بخوانید :
پیوند کووالانسی چیست؟
تفاوت بین آب نرم و آب سخت
چرا آب یک حلال قطبی است ؟
کریستال چیست؟
ایزوتوپ ها چه هستند؟