Co způsobuje lepení vodíku?

K vodíkové vazbě dochází mezi a vodík atom a an elektronegativní atom (např. kyslík, fluor, chlor). Vazba je slabší než iontová vazba nebo kovalentní vazba, ale silnější než síly van der Waals (5 až 30 kJ / mol). Vodíková vazba je klasifikována jako typ slabé chemické vazby.

Důvod vodíkové vazby K tomu dochází, protože elektron není rovnoměrně sdílen mezi atomem vodíku a negativně nabitým atomem. Vodík ve vazbě má stále jen jeden elektron, zatímco pro stabilní pár elektronů jsou zapotřebí dva elektrony. Výsledkem je, že atom vodíku nese slabý kladný náboj, takže zůstává přitahován atomy, které stále nesou záporný náboj. Z tohoto důvodu k vodíkové vazbě nedochází v molekulách s nepolárními kovalentními vazbami. Každá sloučenina s polárními kovalentními vazbami má potenciál tvořit vodíkové vazby.

Vodíkové vazby se mohou tvořit uvnitř molekuly nebo mezi atomy v různých molekulách. Ačkoli organická molekula není vyžadována pro vodíkovou vazbu, jev je v biologických systémech nesmírně důležitý. Příklady vodíkové vazby zahrnují:

• mezi dvěma molekulami vody
• drží dva řetězce DNA pohromadě a vytvoří dvojitou spirálu
• zpevňující polymery (např. opakující se jednotka, která pomáhá krystalizovat nylon)
• vytvoření sekundárních struktur v proteinech, jako je alfa helix a beta skládaný list
• mezi vlákny v tkanině, což může mít za následek tvorba vrásek
• mezi antigenem a protilátkou
• mezi enzymem a substrátem
• vazba transkripčních faktorů na DNA

Vodíkové vazby představují některé důležité vlastnosti vody. I když vodíková vazba je pouze 5% tak silná jako kovalentní vazba, stačí ke stabilizaci molekul vody.

• Vodíková vazba způsobuje, že voda zůstává kapalná v širokém teplotním rozmezí.
• Protože to vyžaduje více energie k přerušení vodíkových vazeb, voda má neobvykle vysokou teplotu odpařování. Voda má mnohem vyšší bod varu než jiné hydridy.

Účinky vodíkových vazeb mezi molekulami vody mají mnoho důležitých důsledků:

• Vodíková vazba způsobuje, že led je méně hustý než tekutá voda led plave na vodě.
• Vliv vodíkové vazby na teplo odpařování pomáhá učinit z potu účinný prostředek ke snižování teploty zvířat.
• Účinek na tepelnou kapacitu znamená, že voda chrání před extrémními teplotními posuny v blízkosti velkých těles vody nebo vlhkého prostředí. Voda pomáhá regulovat teplotu v celosvětovém měřítku.

Vodíková vazba je nejvýznamnější mezi vodíkem a vysoce elektronegativními atomy. Délka chemické vazby závisí na její síle, tlaku a teplotě. Úhel vazby závisí na konkrétních chemických druzích zapojených do vazby. Síla vodíkových vazeb se pohybuje od velmi slabých (1–2 kJ mol − 1) do velmi silných (161,5 kJ mol − 1). Nějaký příklad entalpie v páře jsou:

F - H…: F (161,5 kJ / mol nebo 38,6 kcal / mol)
O - H…: N (29 kJ / mol nebo 6,9 kcal / mol)
O - H…: O (21 kJ / mol nebo 5,0 kcal / mol)
N - H…: N (13 kJ / mol nebo 3,1 kcal / mol)
N - H…: O (8 kJ / mol nebo 1,9 kcal / mol)
HO - H…: OH₃⁺ (18 kJ / mol nebo 4,3 kcal / mol)

_Reference

_{Larson, J. W.; McMahon, T. B. (1984). "Bihalogenidové a pseudobihalidové ionty v plynné fázi." Stanovení iontové cyklotronové rezonance energií vodíkové vazby ve druzích XHY (X, Y = F, Cl, Br, CN) ". Anorganická chemie 23 (14): 2029–2033.}

_{Emsley, J. (1980). "Velmi silné vodíkové vazby". Recenze chemické společnosti 9 (1): 91–124.
Omer Markovitch a Noam Agmon (2007). "Struktura a energetika hydroniových hydratačních pouzder". J. Phys. Chem. A 111 (12): 2253-2256.}