Molekul polar yang mengandung atom hidrogen dapat membentuk ikatan elektrostatik yang disebut ikatan hidrogen. Atom hidrogen unik karena terdiri dari satu elektron di sekitar satu proton. Ketika elektron tertarik ke atom lain dalam molekul, muatan positif dari proton yang terpapar menghasilkan polarisasi molekul.
Mekanisme ini memungkinkan molekul tersebut untuk membentuk ikatan hidrogen yang kuat di atas ikatan kovalen dan ionik yang merupakan dasar dari sebagian besar senyawa. Ikatan hidrogen dapat memberikan senyawa sifat khusus dan dapat membuat bahan lebih stabil daripada senyawa yang tidak dapat membentuk ikatan hidrogen.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Molekul polar yang mengandung atom hidrogen dalam ikatan kovalen memiliki muatan negatif pada salah satu ujung molekul dan muatan positif pada ujung yang berlawanan. Elektron tunggal dari atom hidrogen bermigrasi ke atom ikatan kovalen lainnya, meninggalkan proton hidrogen bermuatan positif yang terbuka. Proton tertarik ke ujung molekul lain yang bermuatan negatif, membentuk ikatan elektrostatik dengan salah satu elektron lainnya. Ikatan elektrostatik ini disebut ikatan hidrogen.
Bagaimana Molekul Polar Terbentuk
Dalam ikatan kovalen, atom berbagi elektron untuk membentuk senyawa yang stabil. Dalam ikatan kovalen nonpolar, elektron dibagi rata. Misalnya, dalam ikatan peptida nonpolar, elektron dibagi rata antara atom karbon dari gugus karbonil karbon-oksigen dan atom nitrogen dari gugus amida nitrogen-hidrogen.
Untuk molekul polar, elektron bersama dalam ikatan kovalen cenderung berkumpul di satu sisi molekul sementara sisi lain menjadi bermuatan positif. Elektron bermigrasi karena salah satu atom memiliki afinitas yang lebih besar terhadap elektron daripada atom lain dalam ikatan kovalen. Misalnya, sementara ikatan peptida itu sendiri adalah non-polar, struktur protein terkait adalah karena ikatan hidrogen antara atom oksigen dari gugus karbonil dan atom hidrogen dari amida kelompok.
Konfigurasi ikatan kovalen yang khas memasangkan atom yang memiliki beberapa elektron di kulit terluarnya dengan atom yang membutuhkan jumlah elektron yang sama untuk melengkapi kulit terluarnya. Atom-atom berbagi elektron ekstra dari atom sebelumnya, dan setiap atom memiliki kulit elektron terluar yang lengkap pada beberapa waktu.
Seringkali atom yang membutuhkan elektron ekstra untuk melengkapi kulit terluarnya menarik elektron lebih kuat daripada atom yang menyediakan elektron ekstra. Dalam hal ini, elektron tidak dibagikan secara merata, dan mereka menghabiskan lebih banyak waktu dengan atom penerima. Akibatnya, atom penerima cenderung bermuatan negatif sedangkan atom donor bermuatan positif. Molekul seperti itu terpolarisasi.
Bagaimana Ikatan Hidrogen Terbentuk
Molekul yang mencakup atom hidrogen yang terikat secara kovalen sering terpolarisasi karena elektron tunggal atom hidrogen secara komparatif terikat secara longgar. Ini dengan mudah bermigrasi ke atom lain dari ikatan kovalen, meninggalkan satu proton bermuatan positif dari atom hidrogen di satu sisi.
Ketika atom hidrogen kehilangan elektronnya, ia dapat membentuk ikatan elektrostatik yang kuat karena, tidak seperti atom lain, ia tidak lagi memiliki elektron yang melindungi muatan positif. Proton tertarik ke elektron molekul lain, dan ikatan yang dihasilkan disebut ikatan hidrogen.
Ikatan Hidrogen dalam Air
Molekul air dengan rumus kimia H2O, terpolarisasi dan membentuk ikatan hidrogen yang kuat. Atom oksigen tunggal membentuk ikatan kovalen dengan dua atom hidrogen tetapi tidak berbagi elektron secara merata. Kedua elektron hidrogen menghabiskan sebagian besar waktunya dengan atom oksigen, yang menjadi bermuatan negatif. Kedua atom hidrogen menjadi proton bermuatan positif dan membentuk ikatan hidrogen dengan elektron dari atom oksigen molekul air lainnya.
Karena air membentuk ikatan ekstra antara molekul-molekulnya, ia memiliki beberapa sifat yang tidak biasa. Air memiliki tegangan permukaan yang sangat kuat, memiliki titik didih yang luar biasa tinggi dan membutuhkan banyak energi untuk berubah dari air cair menjadi uap. Sifat-sifat seperti itu adalah tipikal bahan yang molekul terpolarisasinya membentuk ikatan hidrogen.