Spojenie s vodíkovými mostíkmi, prepojenie vo vode av DNA



vodíkový mostík je elektrostatická príťažlivosť medzi dvoma polárnymi skupinami, ku ktorej dochádza, keď atóm vodíka (H) pripojený k vysoko elektronegatívnemu atómu vyvíja príťažlivosť na elektrostatickom poli iného elektronegatívne nabitého atómu v blízkosti..

Vo fyzike a chémii existujú sily, ktoré vytvárajú interakciu medzi dvoma alebo viacerými molekulami, vrátane síl príťažlivosti alebo odpudzovania, ktoré môžu pôsobiť medzi týmito a inými blízkymi časticami (napríklad atómami a iónmi). Tieto sily sa nazývajú medzimolekulové sily.

Intermolar sily sú slabšie v prírode ako tie, ktoré spájajú časti molekuly zvnútra von (intramolekulárne sily).

Existujú štyri typy atraktívnych medzimolekulových síl: sily iónov - dipólov, sily dipólov a dipólov, van der Waalsove sily a vodíkové väzby..

index

  • 1 Charakteristiky prepojenia vodíkových mostov 
    • 1.1 Prečo dochádza k zväzu?
  • 2 Dĺžka prepojenia
    • 2.1 Sila spojenia
    • 2.2 Teplota
    • 2.3 Tlak
  • 3 Spojenie vodíkovým mostom vo vode
  • 4 Spojenie vodíkovým mostíkom v DNA a iných molekulách
  • 5 Referencie

Charakteristiky vodíkového mostíka 

Väzba vodíkovým mostíkom je medzi "donorovým" atómom (elektronegatívom, ktorý má vodík) a "receptorom" (elektronegatívom bez vodíka).

Zvyčajne generuje energiu medzi 1 až 40 kcal / mol, čo robí túto atrakciu podstatne silnejšou ako tá, ktorá sa vyskytovala pri van der Waalsovej interakcii, ale slabšia ako kovalentné a iónové väzby..

Zvyčajne sa vyskytuje medzi molekulami s atómami, ako je dusík (N), kyslík (O) alebo fluór (F), aj keď sa tiež pozoruje s atómami uhlíka (C), ak sú viazané na vysoko elektronegatívne atómy, ako v prípade chloroformu ( CHCEM3).

Prečo sa únia stane?

Toto spojenie nastáva preto, že keď je vodík pripojený k vysoko elektronegatívnemu atómu, získa vodík (malý atóm s typicky neutrálnym nábojom) čiastočne pozitívny náboj, čo spôsobuje, že začne priťahovať ďalšie elektronegatívne atómy smerom k sebe..

Z toho vzniká zväzok, ktorý, hoci nemôže byť klasifikovaný ako úplne kovalentný, viaže vodík a jeho elektronegatívny atóm na tento iný atóm.

Prvé dôkazy o existencii týchto väzieb boli pozorované štúdiou, ktorá merala teploty varu. Poznamenalo sa, že nie všetky sa zvyšujú podľa molekulovej hmotnosti, ako sa očakávalo, ale že existujú určité zlúčeniny, ktoré vyžadujú vyššiu teplotu na var, než sa predpokladalo..

Odtiaľ sme začali pozorovať existenciu vodíkových väzieb v elektronegatívnych molekulách.

Dĺžka odkazu

Najdôležitejšou charakteristikou na meranie vodíkovej väzby je jej dĺžka (dlhšia, menej silná), ktorá sa meria v angstrome (Å).

Táto dĺžka závisí od pevnosti spoja, teploty a tlaku. Nasledujúci text opisuje, ako tieto faktory ovplyvňujú pevnosť vodíkovej väzby..

Sila spojenia

Pevnosť väzby závisí od tlaku, teploty, uhla väzby a prostredia (ktoré je charakterizované lokálnou dielektrickou konštantou)..

Napríklad pre molekuly lineárnej geometrie je spojenie slabšie, pretože vodík je ďalej od jedného atómu než iný, ale pri viac uzavretých uhloch táto sila rastie..

teplota

Bolo študované, že vodíkové väzby sú náchylné k tvorbe pri nižších teplotách, pretože zníženie hustoty a zvýšenie molekulárneho pohybu pri vyšších teplotách spôsobuje ťažkosti pri tvorbe vodíkových väzieb.

Dlhopisy môžete dočasne a / alebo trvalo prerušiť zvýšením teploty, ale je dôležité poznamenať, že tieto dlhopisy tiež spôsobujú, že zlúčeniny majú vyššiu odolnosť voči varu, ako je to v prípade vody..

tlak

Čím vyšší je tlak, tým väčšia je pevnosť vodíkovej väzby. Toto sa deje preto, že pri vyšších tlakoch sa atómy molekuly (ako napríklad v ľade) stanú kompaktnejšími, čo pomôže znížiť vzdialenosť medzi komponentmi spojenia..

V skutočnosti je táto hodnota takmer lineárna pri štúdiu ľadu na grafe, kde sa oceňuje dĺžka spoja nájdená s tlakom..

Spojenie vodíkovým mostom vo vode

Molekula vody (H2O) je považovaný za dokonalý prípad vodíkovej väzby: každá molekula môže tvoriť štyri potenciálne vodíkové väzby s blízkymi molekulami vody.

V každej molekule je dokonalé množstvo kladne nabitých vodíkových a nespojených elektrónových párov, čo umožňuje všetkým zúčastniť sa na tvorbe vodíkových väzieb.

Preto má voda vyššiu teplotu varu ako iné molekuly, ako je napríklad amoniak (NH)3) a fluorovodíka (HF).

V prípade prvého má atóm dusíka len pár voľných elektrónov, čo znamená, že v skupine molekúl amoniaku nie je dostatok voľných párov na uspokojenie potrieb všetkých vodíkov..

Hovorí sa, že pre každú molekulu amoniaku je jednoduchá väzba tvorená vodíkovými väzbami a že ostatné atómy H sú "premrhané".

V prípade fluoridu existuje skôr nedostatok vodíkov a "páry" elektrónov sú "premrhané". Vo vode je opäť dostatočné množstvo vodíkov a elektrónových párov, takže tento systém dokonale súvisí.

Spojenie vodíkovým mostíkom v DNA a ďalších molekulách

V proteínoch a vodíkových väzbách DNA možno tiež pozorovať: v prípade DNA je forma dvojitej špirály spôsobená vodíkovými väzbami medzi jej pármi báz (bloky, ktoré tvoria špirálu), ktoré umožňujú tieto molekuly sú replikované a existuje život, ako ho poznáme.

V prípade proteínov, vodíky vytvárajú väzby medzi oxygénmi a amidovými vodíkmi; V závislosti od polohy, kde sa vyskytujú, sa vytvoria rôzne výsledné proteínové štruktúry.

Vodíkové väzby sú tiež prítomné v prírodných a syntetických polyméroch av organických molekulách, ktoré obsahujú dusík, a ďalšie molekuly s týmto typom spojenia sú stále študované vo svete chémie..

referencie

  1. Vodíková väzba. (N. D.). Wikipedia. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. Desiraju, G. R. (2005). Indický inštitút vedy, Bangalore. Získané z ipc.iisc.ernet.in
  3. Mishchuk, N. A., & Goncharuk, V. V. (2017). O povahe fyzikálnych vlastností vody. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
  4. Chemistry, W. I. (s.f.). Čo je chémia Zdroj: whatischemistry.unina.it
  5. Chemguide. (N. D.). ChemGuide. Zdroj: chemguide.co.uk