Σύνδεση με Χαρακτηριστικά Γέφυρας Υδρογόνου, Σύνδεση στο Νερό και στο DNA



Το υδρογόνο σύνδεση γέφυρα είναι μια ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ δύο πολικών ομάδων που συμβαίνει όταν ένα άτομο υδρογόνου (Η) προσαρτημένο σε ένα εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικό άτομο ασκεί έλξη στο ηλεκτροστατικό πεδίο άλλου ηλεκτρικά φορτισμένου πλησίον ατόμου.

Φυσική και χημεία υπάρχουν δυνάμεις που δημιουργούν αλληλεπίδραση μεταξύ δύο ή περισσότερων μορίων, συμπεριλαμβανομένων των δυνάμεων έλξης ή άπωσης που μπορεί να ενεργεί μεταξύ αυτών και άλλες κοντινές σωματίδια (όπως τα άτομα και ιόντα). Οι δυνάμεις αυτές ονομάζονται διαμοριακές δυνάμεις.

Οι διαμοριακές δυνάμεις είναι πιο αδύναμες στη φύση από αυτές που ενώνουν τα μέρη ενός μορίου από μέσα προς τα έξω (τις ενδομοριακές δυνάμεις).

Υπάρχουν τέσσερις τύποι ελκυστικών διαμοριακών δυνάμεων: δυνάμεις ιόντων-διπόλης, δυνάμεις διπολικού διπόλου, δυνάμεις van der Waals και δεσμοί υδρογόνου..

Ευρετήριο

  • 1 Χαρακτηριστικά του συνδέσμου γέφυρας υδρογόνου 
    • 1.1 Γιατί συμβαίνει η ένωση?
  • 2 Μήκος συνδέσμου
    • 2.1 Ισχύς συνδέσμου
    • 2.2 Θερμοκρασία
    • 2.3 Πίεση
  • 3 Σύνδεση με γέφυρα υδρογόνου στο νερό
  • 4 Σύνδεση με γέφυρα υδρογόνου στο DNA και άλλα μόρια
  • 5 Αναφορές

Χαρακτηριστικά του συνδέσμου γέφυρας υδρογόνου 

Ο δεσμός γέφυρας υδρογόνου είναι μεταξύ ενός ατόμου «δότης» (η ηλεκτραρνητική έχοντας υδρογόνου) και ένα «υποδοχέα» (ηλεκτραρνητικό χωρίς υδρογόνο).

Αποτελέσματα Τυπικά ενέργειας μεταξύ 1 έως 40 Kcal / mol, καθιστώντας αυτό σημαντικά ισχυρότερη έλξη από εκείνο που παρουσιάζεται σε van der Waals αλληλεπίδραση θα, αλλά ασθενέστερη από ομοιοπολικούς και ιοντικούς δεσμούς.

Συνήθως συμβαίνει μεταξύ μορίων με άτομα όπως το άζωτο (Ν), το οξυγόνο (Ο) ή το φθόριο (F), παρόλο που παρατηρείται και με άτομα άνθρακα (C) όταν αυτά συνδέονται με ιδιαίτερα ηλεκτροαρνητικά άτομα, όπως στην περίπτωση χλωροφορμίου CHCl3).

Γιατί συμβαίνει η ένωση?

Η ένωση αυτή συμβαίνει επειδή, συνδέεται με ένα εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικό άτομο, το υδρογόνο (ένα μικρό άτομο με ένα τυπικά ουδέτερο φορτίο) αποκτά μερικώς θετικό φορτίο, προκαλώντας το να αρχίσει να προσελκύει άλλα ηλεκτροαρνητικά άτομα προς τον εαυτό του..

Από αυτό προκύπτει μια ένωση που, αν και δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως εντελώς ομοιοπολική, δεσμεύει το υδρογόνο και το ηλεκτροαρνητικό του άτομο σε αυτό το άλλο άτομο.

Οι πρώτες ενδείξεις για την ύπαρξη αυτών των δεσμών παρατηρήθηκαν από μια μελέτη που μέτρησε τα σημεία βρασμού. Σημειώθηκε ότι δεν αυξήθηκαν όλα αυτά σύμφωνα με το μοριακό βάρος, όπως αναμενόταν, αλλά ότι υπήρχαν ορισμένες ενώσεις που απαιτούσαν υψηλότερη θερμοκρασία να βράσει από ότι προβλεπόταν.

Από εδώ, αρχίσαμε να παρατηρούμε την ύπαρξη δεσμών υδρογόνου σε ηλεκτροαρνητικά μόρια.

Μήκος του συνδέσμου

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό που μετράται σε έναν δεσμό υδρογόνου είναι το μήκος του (το μακρύτερο, λιγότερο ισχυρό), το οποίο μετράται σε angstrom (Α).

Με τη σειρά του, αυτό το μήκος εξαρτάται από τη δύναμη δεσμού, τη θερμοκρασία και την πίεση. Το παρακάτω περιγράφει πώς αυτοί οι παράγοντες επηρεάζουν την ισχύ ενός δεσμού υδρογόνου..

Δύναμη σύνδεσης

Η αντοχή του δεσμού εξαρτάται από μόνη της από την πίεση, τη θερμοκρασία, τη γωνία δεσμού και το περιβάλλον (που χαρακτηρίζεται από μια τοπική διηλεκτρική σταθερά).

Για παράδειγμα, για μόρια γραμμικής γεωμετρίας η ένωση είναι ασθενέστερη επειδή το υδρογόνο είναι μακρύτερα από ένα άτομο από το άλλο, αλλά σε πιο κλειστές γωνίες η δύναμη αυτή μεγαλώνει.

Θερμοκρασία

Έχει μελετηθεί ότι οι δεσμοί υδρογόνου είναι πιθανόν να σχηματίζονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, καθώς η μείωση της πυκνότητας και αύξηση του μοριακού κίνηση σε υψηλότερες θερμοκρασίες προκαλεί δυσκολίες στον σχηματισμό δεσμών υδρογόνου.

Μπορείτε να σπάσετε τους δεσμούς προσωρινά ή / και μόνιμα με την αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά είναι σημαντικό να σημειώσετε ότι οι δεσμοί επίσης κάνουν τις ενώσεις να έχουν μεγαλύτερη αντίσταση στο βρασμό, όπως στην περίπτωση του νερού.

Πίεση

Όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του δεσμού υδρογόνου. Αυτό συμβαίνει επειδή σε υψηλότερες πιέσεις, τα άτομα του μορίου (όπως για παράδειγμα στον πάγο) θα γίνουν πιο συμπαγή και αυτό θα βοηθήσει την απόσταση μεταξύ των εξαρτημάτων του συνδέσμου να είναι χαμηλότερη.

Στην πραγματικότητα, αυτή η τιμή είναι σχεδόν γραμμική όταν μελετάμε για πάγο σε ένα γράφημα όπου εκτιμάται το μήκος της σύνδεσης που βρέθηκε με την πίεση..

Σύνδεση με γέφυρα υδρογόνου στο νερό

Το μόριο του νερού (Η2O) θεωρείται μια τέλεια περίπτωση δέσμευσης υδρογόνου: κάθε μόριο μπορεί να σχηματίσει τέσσερις πιθανούς δεσμούς υδρογόνου με κοντινά μόρια νερού.

Υπάρχει σε κάθε μόριο η τέλεια ποσότητα θετικά φορτισμένου υδρογόνου και μη συνδεδεμένων ζευγών ηλεκτρονίων, καθιστώντας δυνατή τη συμμετοχή όλων στο σχηματισμό δεσμών υδρογόνου.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το νερό έχει υψηλότερο σημείο βρασμού από άλλα μόρια όπως, για παράδειγμα, αμμωνία (NH3) και υδροφθόριο (HF).

Στην περίπτωση του πρώτου, το άτομο αζώτου έχει μόνο ένα ζεύγος ελεύθερων ηλεκτρονίων και αυτό σημαίνει ότι σε μια ομάδα μορίων αμμωνίας δεν υπάρχουν αρκετά ελεύθερα ζεύγη για να ικανοποιήσουν τις ανάγκες όλων των υδρογόνων.

Λέγεται ότι για κάθε μόριο αμμωνίας ένας απλός δεσμός σχηματίζεται με δεσμό υδρογόνου και ότι τα άλλα άτομα Η είναι "σπαταλημένα".

Στην περίπτωση του φθορίου, υπάρχει μάλλον ένα έλλειμμα υδρογόνων και τα "ζεύγη" των ηλεκτρονίων "σπαταλούνται". Και πάλι, υπάρχει επαρκής ποσότητα υδρογόνων και ζευγών ηλεκτρονίων στο νερό, έτσι αυτό το σύστημα συνδέει τέλεια.

Σύνδεση με γέφυρα υδρογόνου σε DNA και άλλα μόρια

Στις πρωτεΐνες και τους δεσμούς DNA μπορούν επίσης να παρατηρηθούν υδρογόνοι δεσμοί: στην περίπτωση του DNA, η μορφή διπλής έλικας οφείλεται στους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των ζευγών βάσης (τα μπλοκ που αποτελούν την έλικα), τα οποία επιτρέπουν αυτά τα μόρια αναπαράγονται και υπάρχει ζωή όπως την ξέρουμε.

Στην περίπτωση πρωτεϊνών, τα υδρογόνα σχηματίζουν δεσμούς μεταξύ των οξυγόνων και των υδρογόνων αμιδίων. Ανάλογα με τη θέση όπου εμφανίζεται, θα σχηματιστούν διαφορετικές προκύπτουσες πρωτεϊνικές δομές.

Οι δεσμοί υδρογόνου είναι επίσης παρούσα σε φυσικά και συνθετικά πολυμερή και οργανικά μόρια που περιέχουν άζωτο, και ακόμα μελετηθεί στον κόσμο της χημείας άλλα μόρια όπως δεσμευτικές.

Αναφορές

  1. Υδρογόνο δεσμός. (s.f.). Wikipedia. Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org
  2. Desiraju, G. R. (2005). Ινδικό Ινστιτούτο Επιστήμης, Μπανγκαλόρ. Ανακτήθηκε από το ipc.iisc.ernet.in
  3. Mishchuk, Ν.Α., & Goncharuk, V.V. (2017). Σχετικά με τη φύση των φυσικών ιδιοτήτων του νερού. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
  4. Chemistry, W. Ι. (S.f.). Τι είναι η Χημεία Ανακτήθηκε από whatischemistry.unina.it
  5. Chemguide. (s.f.). ChemGuide. Ανακτήθηκε από το chemguide.co.uk