Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Hvordan polare molekyler dannes
- Hvordan dannelse av hydrogenbindinger
- Hydrogenbindinger i vann
Polare molekyler som inkluderer et hydrogenatom, kan danne elektrostatiske bindinger kalt hydrogenbindinger. Hydrogenatom er unikt ved at det består av et enkelt elektron rundt et enkelt proton. Når elektronet tiltrekkes av de andre atomene i molekylet, resulterer den positive ladningen til det eksponerte protonet i molekylær polarisering.
Denne mekanismen lar slike molekyler danne sterke hydrogenbindinger utover de kovalente og ioniske bindinger som er grunnlaget for de fleste forbindelser. Hydrogenbindinger kan gi forbindelser spesielle egenskaper og kan gjøre materialer mer stabile enn forbindelser som ikke kan danne hydrogenbindinger.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Polare molekyler som inkluderer et hydrogenatom i en kovalent binding har en negativ ladning i den ene enden av molekylet og en positiv ladning i motsatt ende. Enkeltelektronet fra hydrogenatom migrerer til det andre kovalent bundne atomet, og lar det positivt ladede hydrogenprotonet bli utsatt. Protonet tiltrekkes av den negativt ladede enden av andre molekyler, og danner en elektrostatisk binding med en av de andre elektronene. Denne elektrostatiske bindingen kalles en hydrogenbinding.
Hvordan polare molekyler dannes
I kovalente bindinger deler atomer elektroner for å danne en stabil forbindelse. I ikke-polare kovalente bindinger deles elektronene likt. For eksempel, i en ikke-polær peptidbinding, deles elektroner likt mellom karbonatomet i karbon-oksygen-karbonylgruppen og nitrogenatomet i nitrogen-hydrogenamidgruppen.
For polare molekyler har elektronene som deles i en kovalent binding en tendens til å samles på den ene siden av molekylet mens den andre siden blir positivt ladet. Elektronene vandrer fordi ett av atomene har en større affinitet for elektroner enn de andre atomene i den kovalente bindingen. For eksempel, mens selve peptidbindingen er ikke-polar, skyldes strukturen av det tilknyttede proteinet hydrogenbindinger mellom oksygenatomet i karbonylgruppen og hydrogenatomet i amidgruppen.
Typiske kovalente bindingskonfigurasjoner kobler sammen atomer som har flere elektroner i det ytre skallet, og de som trenger samme antall elektroner for å fullføre det ytre skallet. Atomene deler de ekstra elektronene fra det tidligere atomet, og hvert atom har et komplett ytre elektronskjell noe av tiden.
Ofte tiltrekker atomet som trenger ekstra elektroner for å fullføre det ytre skallet, elektronene sterkere enn atomet som gir ekstraelektronene. I dette tilfellet blir ikke elektronene delt jevnt, og de bruker mer tid med det mottakende atom. Som et resultat har det mottakende atom en negativ ladning mens donoratom er positivt ladet. Slike molekyler er polarisert.
Hvordan dannelse av hydrogenbindinger
Molekyler som inkluderer et kovalent bundet hydrogenatom blir ofte polarisert fordi det enkle elektronet fra hydrogenatom er relativt løst. Den vandrer lett til det andre atomet i den kovalente bindingen, og etterlater den enkelt positivt ladede protonen til hydrogenatom på den ene siden.
Når hydrogenatomet mister elektronet sitt, kan det danne en sterk elektrostatisk binding fordi den, i motsetning til andre atomer, ikke lenger har noen elektroner som beskytter den positive ladningen. Protonet tiltrekkes av elektronene til de andre molekylene, og den resulterende bindingen kalles en hydrogenbinding.
Hydrogenbindinger i vann
Vannmolekylene med den kjemiske formel H2O, er polarisert og danner sterke hydrogenbindinger. Det enkle oksygenatom danner kovalente bindinger med de to hydrogenatomer, men deler ikke elektronene like. De to hydrogenelektronene tilbringer mesteparten av tiden sin med oksygenatom, som blir negativt ladet. De to hydrogenatomene blir positivt ladede protoner og danner hydrogenbindinger med elektronene fra oksygenatomene til andre vannmolekyler.
Fordi vann danner disse ekstra bindingene mellom molekylene, har det flere uvanlige egenskaper. Vann har usedvanlig sterk overflatespenning, har et uvanlig høyt kokepunkt og krever mye energi for å endre fra flytende vann til damp. Slike egenskaper er typiske for materialer som polariserte molekyler danner hydrogenbindinger for.