Liên kết Hydrogen là gì? Giải thích sự xuất hiện liên kết hydrogen

Khái niệm liên kết hydrogen. Giải thích sự xuất hiện liên kết hydrogen trong phân tử giúp các bạn biết cách xác định liên kết trong phân tử dễ dàng.

1. Liên kết Hydrogen là gì?

– Liên kết hydrogen là một loại liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng. Các nguyên tử có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N, O, F.

Liên kết hydro có thể xảy ra giữa các phân tử (liên phân tử) hoặc trong các phần khác nhau của một phân tử ( nội phân tử ). Tùy thuộc vào bản chất của các nguyên tử người cho và người nhận tạo thành liên kết, hình học và môi trường của chúng, năng lượng của liên kết hydro có thể thay đổi trong khoảng từ 1 đến 40 kcal / mol. Điều này làm cho chúng mạnh hơn một chút so với tương tác van der Waals và yếu hơn so với liên kết cộng hóa trị hoặc ion hoàn toàn. Loại liên kết này có thể xảy ra trong các phân tử vô cơ như nước và trong các phân tử hữu cơ như DNA và protein.

Liên kết hydro liên phân tử chịu trách nhiệm cho điểm sôi cao của nước (100 ° C) so với các hydrua nhóm 16 khác có liên kết hydro yếu hơn nhiều. Liên kết hydro nội phân tử chịu trách nhiệm một phần cho cấu trúc bậc hai và bậc ba của protein và axit nucleic. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc của các polyme, cả tổng hợp và tự nhiên.

>>> Tham khảo: Liên kết Hydrogen được hình thành như thế nào?

2. Giải thích sự xuất hiện liên kết hidrogen

Liên kết hidro (hydrogen bond) được hình thành từ lực hút tĩnh điện chủ yếu giữa nguyên tử Hidro (H) liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử có độ âm điện cao hơn.

Như vậy, liên kết hidro là một loại liên kết cộng hóa trị. Thông thường, người ta cũng gọi ngắn gọn là liên kết H. Năng lượng của liên kết H có thể thay đổi từ 1 – 40 kcal/mol. Do đó, nó mạnh hơn lực tương tác Van der Walls một chút và yếu hơn liên kết cộng hóa trị hay liên kết ion. LK hidro xảy ra trong cả hợp chất vô cơ như nước và hợp chất hữu cơ như protein, DNA…

– Liên kết hydrogen thường được kí hiệu là dấu ba chấm (…), rải đều từ nguyên tử H đến nguyên tử tạo liên kết hydrogen với nó.

Trong đó, X, Y là các nguyên tử N, O, F.

– Liên kết hydrogen có bản chất tĩnh điện. Tương tác hút tĩnh điện giữa Hδ+ và Yδ– thể hiện bản chất của liên kết hydrogen.

3. Các loại liên kết hiđro

Có hai loại liên kết hydrogen: liên kết hydrogen nội phân tử và liên kết giữa các phân tử. 

- Nếu liên kết hydrogen hợp nhất các phần của một phân tử, thì chúng nói về liên kết hydrogen nội phân tử. Điều này đặc biệt đúng đối với nhiều hợp chất hữu cơ. 

- Nếu liên kết hydrogen được hình thành giữa nguyên tử hydrogen của phân tử này với nguyên tử phi kim loại của phân tử khác (liên kết hydrogen liên phân tử) thì các phân tử tạo thành các cặp, chuỗi, vòng khá bền. Do đó, axit fomic tồn tại ở cả trạng thái lỏng và khí ở dạng dimer. Hydrogen florua ở thể khí chứa các phân tử cao phân tử, bao gồm tối đa bốn hạt HF. Liên kết mạnh mẽ giữa các phân tử có thể được tìm thấy trong nước, amoniac lỏng, rượu. Các nguyên tử oxy và nitơ cần thiết cho sự hình thành liên kết hydrogen chứa tất cả các carbohydrate, protein, axit nucleic. Ví dụ, người ta biết rằng glucose, fructose và sucrose hoàn toàn hòa tan trong nước. Một vai trò quan trọng trong việc này là do các liên kết hydrogen được hình thành trong dung dịch giữa các phân tử nước và nhiều nhóm OH của cacbohydrat.