Che cos'è un legame idrogeno?
Un legame idrogeno è un legame relativamente debole che gli atomi di idrogeno formano con gli atomi elettronegativi azoto, ossigeno o fluoro. I legami idrogeno sono più deboli dei legami ionici, covalenti e metallici, ma ancora leggermente forti di per sé, con un'energia in genere compresa tra 5 e 30 kJ / mole. Al contrario, i legami covalenti deboli hanno un'energia di circa 155 kJ / mol. Il legame idrogeno può essere un legame intermolecolare (tra molecole) o intramolecolare (tra parti diverse di una molecola). Questo tipo di legame può verificarsi in entrambe le molecole organiche, come il DNA, e in molecole inorganiche, come l'acqua. Il legame all'idrogeno è parzialmente responsabile della complessa struttura secondaria e terziaria delle proteine.
L'esempio più onnipresente e più semplice di legame all'idrogeno si trova nell'acqua, dove ogni molecola d'acqua è legata a quattro molecole d'acqua adiacenti attraverso il legame idrogeno. L'atomo di ossigeno in ciascuna molecola d'acqua ha due elettroni solitari da offrire, che sono prontamente legati dagli atomi di idrogeno in altre molecole d'acqua. Inoltre, i due atomi di idrogeno attaccati ad ogni legame di ossigeno alle molecole di ossigeno nelle molecole d'acqua adiacenti. Questo legame intermolecolare è responsabile del punto di ebollizione dell'acqua relativamente alto. L'acqua ha un punto di ebollizione estremamente elevato rispetto ai materiali costituiti da molecole di dimensioni simili. Se questi legami non esistessero, l'acqua bollirebbe a una temperatura simile all'anidride carbonica (che bolle a -78 ° C o -108,4 ° F) e alla vita come sappiamo che sarebbe impossibile.
Un legame idrogeno è costituito da un accettore di legame idrogeno, l'atomo bersaglio e un donatore di legame idrogeno, l'atomo di idrogeno stesso. A volte, in molecole come il cloroformio (CHCl 3 ), il carbonio può essere coinvolto nel legame idrogeno, specialmente se circondato da atomi elettronegativi come il cloro. Un legame idrogeno è insolito e spesso chiamato interazione dipolo-dipolo elettrostatica (una debole interazione intermolecolare), legandolo con legami più transitori causati da fluttuazioni quantistiche momentanee nella carica elettrica, ma ha anche molte caratteristiche dei legami covalenti molto più forti, dove le nuvole di elettroni effettivamente si sovrappongono direttamente. Queste caratteristiche includono direzionalità, forza, distanze interatomiche di produzione più brevi di quelle tipiche delle interazioni transitorie di van der Waals e un numero limitato di partner di interazione, che sono diagnostici di legami più forti.
La lunghezza dei legami idrogeno varia in base alla forza, alla temperatura e alla pressione del legame. La forza del legame dipende anche da una serie di fattori, tra cui temperatura, angolo di legame, pressione e ambiente. In acqua, la lunghezza tipica di un legame idrogeno è 1,97 Å (197 pm).