- Caractéristiques de la liaison hydrogène
- Pourquoi l'union existe-t-elle?
- Longueur du lien
- Une force de liaison
- Température
- Pression
- Liaison de pont d'hydrogène dans l'eau
- Liaison hydrogène dans l'ADN et d'autres molécules
- Références
La liaison hydrogène est une attraction électrostatique entre deux groupes polaires qui se produit lorsqu'un atome d'hydrogène (H) lié à une attraction d'atome hautement électronégative s'exerce sur le champ électrostatique chargé électroniquement un autre atome à proximité.
En physique et en chimie, il existe des forces qui génèrent une interaction entre deux molécules ou plus, y compris des forces d'attraction ou de répulsion, qui peuvent agir entre celles-ci et d'autres particules proches (telles que les atomes et les ions). Ces forces sont appelées les forces intermoléculaires.
Deux molécules s'auto-assemblent en un complexe dimère via quatre liaisons hydrogène.
Les forces intermolaires sont de nature plus faible que celles qui lient les parties d'une molécule de l'intérieur vers l'extérieur (les forces intramoléculaires).
Parmi les forces intermoléculaires attractives, il existe quatre types: les forces ion-dipôle, les forces dipôle-dipôle, les forces de van der Waals et les liaisons hydrogène.
Caractéristiques de la liaison hydrogène
La liaison hydrogène est entre un atome «donneur» (l'électronégatif qui a de l'hydrogène) et un atome «récepteur» (l'électronégatif sans hydrogène).
Il génère généralement une énergie comprise entre 1 et 40 Kcal / mol, ce qui rend cette attraction considérablement plus forte que celle qui s'est produite dans l'interaction de van der Waals, mais plus faible que les liaisons covalentes et ioniques.
Il se produit généralement entre des molécules avec des atomes tels que l'azote (N), l'oxygène (O) ou le fluor (F), bien qu'il soit également observé avec des atomes de carbone (C) lorsqu'ils sont liés à des atomes hautement électronégatifs, comme dans le cas du chloroforme (CHCl 3).
Pourquoi l'union existe-t-elle?
Cette liaison se produit car, en étant attaché à un atome hautement électronégatif, l'hydrogène (un petit atome avec une charge généralement neutre) acquiert une charge partiellement positive, l'amenant à commencer à attirer d'autres atomes électronégatifs vers lui-même.
De là naît une liaison qui, bien qu'elle ne puisse pas être classée comme totalement covalente, lie l'hydrogène et son atome électronégatif à cet autre atome.
Les premières preuves de l'existence de ces liaisons ont été observées par une étude mesurant les points d'ébullition. Il a été noté que tous ces éléments n'augmentaient pas en poids moléculaire, comme prévu, mais certains composés nécessitaient une température d'ébullition plus élevée que prévu.
De là, l'existence de liaisons hydrogène dans les molécules électronégatives a commencé à être observée.
Longueur du lien
La caractéristique la plus importante à mesurer dans une liaison hydrogène est sa longueur (plus elle est longue, moins elle est forte), qui est mesurée en angström (Å).
À son tour, cette longueur dépend de la force de liaison, de la température et de la pression. Ce qui suit décrit comment ces facteurs influencent la force d'une liaison hydrogène.
Une force de liaison
La force de liaison elle-même dépend de la pression, de la température, de l'angle de liaison et de l'environnement (qui est caractérisé par une constante diélectrique locale).
Par exemple, pour les molécules à géométrie linéaire, la liaison est plus faible parce que l'hydrogène est plus éloigné d'un atome que d'un autre, mais à des angles plus serrés, cette force augmente.
Température
Il a été étudié que les liaisons hydrogène ont tendance à se former à des températures plus basses, car la diminution de la densité et l'augmentation du mouvement moléculaire à des températures plus élevées entraînent des difficultés dans la formation de liaisons hydrogène.
Les liaisons peuvent être rompues temporairement et / ou définitivement avec l'augmentation de la température, mais il est important de noter que les liaisons confèrent également aux composés une plus grande résistance à l'ébullition, comme c'est le cas avec l'eau.
Pression
Plus la pression est élevée, plus la force de la liaison hydrogène est grande. Cela se produit parce qu'à des pressions plus élevées, les atomes de la molécule (comme dans la glace) se compacteront davantage et cela aidera à réduire la distance entre les composants de la liaison.
En fait, cette valeur est presque linéaire lors de l'étude de la glace sur un graphique où la longueur de liaison trouvée avec la pression est appréciée.
Liaison de pont d'hydrogène dans l'eau
Molécule d'eau liée à l'hydrogène.
La molécule d'eau (H 2 O) est considérée comme un cas parfait de liaison hydrogène: chaque molécule peut former quatre liaisons hydrogène potentielles avec des molécules d'eau proches.
Il y a la quantité parfaite d'hydrogènes chargés positivement et de paires d'électrons non liés dans chaque molécule, ce qui leur permet de tous s'impliquer dans la liaison hydrogène.
C'est pourquoi l'eau a un point d'ébullition plus élevé que d'autres molécules, telles que l'ammoniac (NH 3) et le fluorure d'hydrogène (HF).
Dans le cas du premier, l'atome d'azote n'a qu'une seule paire d'électrons libres, ce qui signifie que dans un groupe de molécules d'ammoniac, il n'y a pas assez de paires libres pour satisfaire les besoins de tous les hydrogènes.
On dit que pour chaque molécule d'ammoniac, une seule liaison hydrogène est formée et que les autres atomes H sont "gaspillés".
Dans le cas du fluorure, il y a plutôt un déficit d'hydrogène et les paires d'électrons sont "gaspillées". Encore une fois, il y a la bonne quantité d'hydrogène et de paires d'électrons dans l'eau, donc ce système se lie parfaitement.
Liaison hydrogène dans l'ADN et d'autres molécules
Dans les protéines et l'ADN, des liaisons hydrogène peuvent également être observées: dans le cas de l'ADN, la forme de la double hélice est due aux liaisons hydrogène entre ses paires de bases (les éléments constitutifs de l'hélice), qui permettent ces molécules sont répliquées et la vie telle que nous la connaissons existe.
Dans le cas des protéines, les hydrogènes forment des liaisons entre les oxygènes et les hydrogènes amides; En fonction de la position où cela se produit, différentes structures protéiques résultantes seront formées.
Les liaisons hydrogène sont également présentes dans les polymères naturels et synthétiques et dans les molécules organiques contenant de l'azote, et d'autres molécules avec ce type de liaison sont encore à l'étude dans le monde de la chimie.
Références
- Liaison hydrogène. (sf). Wikipédia. Récupéré de en.wikipedia.org
- Desiraju, GR (2005). Institut indien des sciences, Bangalore. Récupéré de ipc.iisc.ernet.in
- Mishchuk, NA et Goncharuk, VV (2017). Sur la nature des propriétés physiques de l'eau. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
- Chimie, WI (sf). Qu'est-ce que la chimie. Récupéré de whatischemistry.unina.it
- Chemguide. (sf). ChemGuide. Récupéré de chemguide.co.uk