Wat is een waterstofbinding?

Een waterstofbinding is een relatief zwakke binding die waterstofatomen maken met de elektronegatieve atomen stikstof, zuurstof of fluor. Waterstofbindingen zijn zwakker dan ionische, covalente en metalen bindingen, maar nog steeds licht sterk op zichzelf, met een energie typisch tussen 5 tot 30 kJ/mol. Zwakke covalente bindingen hebben daarentegen een energie van ongeveer 155 kJ/mol. Waterstofbinding kan een intermoleculaire (tussen moleculen) of intramoleculaire (tussen verschillende delen van een molecule) binding zijn. Dit type binding kan optreden in beide organische moleculen, zoals DNA en anorganische moleculen, zoals water. Waterstofbinding is gedeeltelijk verantwoordelijk voor de complexe secundaire en tertiaire structuur van eiwitten.

Het meest alomtegenwoordige en eenvoudigste voorbeeld van waterstofbinding is in water, waarbij elk watermolecuul wordt gebonden aan vier aangrenzende watermoleculen door waterstofbinding. Het zuurstofatoom in elk watermolecuul heeft twee eenzame elektronen te bieden, die onmiddellijk worden verbonden door HydroGen -atomen in andere watermoleculen. Bovendien zijn de twee waterstofatomen bevestigd aan elke zuurstofbinding aan de zuurstofmoleculen in aangrenzende watermoleculen. Deze intermoleculaire binding is verantwoordelijk voor het relatief hoge kookpunt van water. Water heeft een extreem hoog kookpunt ten opzichte van materialen bestaande uit moleculen van vergelijkbare grootte. Als deze bindingen niet zouden bestaan, zou water koken bij een temperatuur vergelijkbaar met kooldioxide (die kookt bij -78 ° C of -108,4 ° F) en het leven zoals we weten dat het onmogelijk zou zijn.

Een waterstofbinding bestaat uit een acceptor van waterstofbruggen, het doelatoom en een waterstofbindingsdonor, het waterstofatoom zelf. Soms kan koolstof in moleculen zoals chloroform (CHCL ₃ ) betrokken raken bij waterstofbinding, vooral in omringd door elektronegatieve atomen zoals chloor. Een waterstofbinding is ongebruikelijk en wordt vaak een elektrostatische dipool-dipool I genoemdNteractie (een zwakke intermoleculaire interactie), het oplaaien met meer tijdelijke bindingen veroorzaakt door tijdelijke kwantumschommelingen in elektrische lading, maar het heeft ook veel kenmerken van de veel sterkere covalente bindingen, waar elektronenwolken daadwerkelijk overlappen. Deze kenmerken omvatten directionaliteit, sterkte, de productie -interatomaire afstanden korter dan die typisch in tijdelijke van der Waals -interacties, en een beperkt aantal interactiepartners, die diagnostisch is voor sterkere bindingen.

De lengte van waterstofbindingen varieert afhankelijk van de bindingssterkte, temperatuur en druk. De bindingssterkte is ook afhankelijk van een aantal factoren, waaronder temperatuur, bindingshoek, druk en omgeving. In water is de typische lengte van een waterstofbinding 1,97 Å (197 pm).