Khái niệm liên kết hydrogen. Giải thích sự xuất hiện liên kết hydrogen

Câu trả lời chính xác nhất: 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 tố có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N, O, F.

Để hiểu rõ hơn về liên kết hydrogen, Toploigiai mời các bạn đọc bài viết Khái niệm liên kết hydrogen và giải thích sự xuất hiện liên kết hydrogen dưới đây nhé.

1. Liên kết Hydrogen

– 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…

Tổ chức IUPAC khuyến nghị việc dùng dấu ba chấm để thể hiện cho loại liên kết này.

– 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 hydro: liên kết hydro nội phân tử và liên kết giữa các phân tử. Nếu liên kết hydro hợp nhất các phần của một phân tử, thì chúng nói về liên kết hydro nội phân tử. Điều này đặc biệt đúng đối với nhiều hợp chất hữu cơ. Nếu liên kết hydro được hình thành giữa nguyên tử hydro của phân tử này với nguyên tử phi kim loại của phân tử khác (liên kết hydro 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. Hydro 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 hydro 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 hydro được hình thành trong dung dịch giữa các phân tử nước và nhiều nhóm OH của cacbohydrat.

>>> Tham khảo: Oxygen, carbon, hydrogen, nitrogen là các nguyên tố hóa học tạo nên cơ thể người. Vậy nguyên tố hóa học là gì?

4. Sự khác biệt chính - Liên kết hydro liên phân tử và nội phân tử

Các phân tử được hình thành khi các nguyên tử của cùng một nguyên tố hoặc các nguyên tố khác nhau kết hợp với nhau để chia sẻ các electron và tạo liên kết cộng hóa trị. Có hai loại lực hấp dẫn giữ các phân tử cộng hóa trị với nhau. Chúng được gọi là lực liên phân tử và lực nội phân tử. Các lực liên phân tử là các lực hấp dẫn xảy ra giữa hai phân tử, trong khi các lực nội phân tử xảy ra trong chính phân tử. Liên kết hydro là loại liên kết đặc biệt được hình thành trong các phân tử được tạo ra bởi một nguyên tử hydro chia sẻ các electron với nguyên tử có độ âm điện cao. Liên kết hydro có thể xảy ra như là cả hai lực liên phân tử và nội phân tử. Sự khác biệt chính giữa liên kết hydro liên phân tử và nội phân tử là liên kết giữa các phân tử xảy ra giữa hai phân tử lân cận trong khi liên kết hydro nội phân tử xảy ra trong chính phân tử.

Điều quan trọng là phải biết chức năng của hai lực này một cách riêng biệt để hiểu cách chúng giữ một phân tử hoặc hợp chất cộng hóa trị với nhau.

--------------------------------

Như vậy, bài viết trên đã đưa ra thông tin chi tiết về Khái niệm liên kết hydrogen và giải thích sự xuất hiện liên kết hydrogen, Toploigiai hi vọng các bạn đã có nhưng kiến thức bổ ích sau khi đọc bài viết này. Chúc các bạn học tập tốt.