水素結合とは何ですか？

水素結合は、水素原子が電気陰性原子である窒素、酸素またはフッ素と作る比較的弱い結合です。 水素結合は、イオン結合、共有結合、および金属結合よりも弱いですが、それ自体は通常わずかに強く、通常5〜30 kJ /モルのエネルギーです。 対照的に、弱い共有結合のエネルギーは約155 kJ / molです。 水素結合は、分子間（分子間）または分子内（分子の異なる部分間）結合のいずれかです。 このタイプの結合は、DNAなどの有機分子と水などの無機分子の両方で発生します。 水素結合は、タンパク質の複雑な二次および三次構造の一部を担っています。

水素結合の最も普遍的で最も単純な例は水にあり、すべての水分子が水素結合を介して4つの隣接する水分子に結合します。 各水分子の酸素原子には2つの孤立電子があり、それらは他の水分子の水素原子とすぐに結合します。 さらに、すべての酸素に結合した2つの水素原子は、隣接する水分子の酸素分子に結合します。 この分子間結合は、水の比較的高い沸点の原因です。 水は、同様のサイズの分子で構成される材料と比較して、非常に高い沸点を持っています。 これらの結合が存在しない場合、水は二酸化炭素（-78°Cまたは-108.4°Fで沸騰する）と同様の温度で沸騰し、それが不可能であるとわかっている生命です。

水素結合は、水素結合アクセプター、ターゲット原子、および水素結合ドナー、水素原子自体で構成されます。 クロロホルム（CHCl ₃ ）などの分子では、特に塩素などの電気陰性原子に囲まれている場合、炭素が水素結合に関与することがあります。 水素結合は珍しく、しばしば静電双極子間相互作用（弱い分子間相互作用）と呼ばれ、電荷の瞬間的な量子ゆらぎによって引き起こされるより一時的な結合でそれをひとまとめにしますが、非常に強い共有結合の多くの特性も持っています電子雲が実際に直接重なり合う場所。 これらの特性には、方向性、強度、過渡的なファンデルワールス相互作用で典型的なものより短い生成原子間距離、および強い結合の診断である限られた数の相互作用パートナーが含まれます。

水素結合の長さは、結合強度、温度、および圧力によって異なります。 結合強度は、温度、結合角、圧力、環境などの多くの要因にも依存します。 水では、水素結合の典型的な長さは1.97Å（197 pm）です。