Moleculele polare care includ un atom de hidrogen pot forma legături electrostatice numite legături de hidrogen. Atomul de hidrogen este unic prin faptul că este alcătuit dintr-un singur electron în jurul unui singur proton. Când electronul este atras de ceilalți atomi din moleculă, sarcina pozitivă a protonului expus are ca rezultat polarizarea moleculară.
Acest mecanism permite acestor molecule să formeze legături puternice de hidrogen deasupra legăturilor covalente și ionice care stau la baza majorității compușilor. Legăturile de hidrogen pot conferi compușilor proprietăți speciale și pot face materialele mai stabile decât compușii care nu pot forma legături de hidrogen.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Moleculele polare care includ un atom de hidrogen într-o legătură covalentă au o sarcină negativă la un capăt al moleculei și o sarcină pozitivă la capătul opus. Singurul electron din atomul de hidrogen migrează către celălalt atom legat covalent, lăsând expus protonul de hidrogen încărcat pozitiv. Protonul este atras de capătul încărcat negativ al altor molecule, formând o legătură electrostatică cu unul dintre ceilalți electroni. Această legătură electrostatică se numește legătură de hidrogen.
Cum se formează moleculele polare
În legăturile covalente, atomii împart electroni pentru a forma un compus stabil. În legăturile covalente nepolare, electronii sunt împărțiți în mod egal. De exemplu, într-o legătură peptidică nepolare, electronii sunt împărțiți în mod egal între atomul de carbon al grupării carbon-oxigen carbonil și atomul de azot al grupării azot-hidrogen amidă.
Pentru moleculele polare, electronii împărțiți într-o legătură covalentă tind să se adune pe o parte a moleculei, în timp ce cealaltă parte devine încărcată pozitiv. Electronii migrează deoarece unul dintre atomi are o afinitate mai mare pentru electroni decât ceilalți atomi din legătura covalentă. De exemplu, în timp ce legătura peptidică în sine nu este polară, se datorează structura proteinei asociate la legăturile de hidrogen dintre atomul de oxigen al grupării carbonil și atomul de hidrogen al amidei grup.
Configurațiile tipice de legături covalente împerechează atomi care au mai mulți electroni în învelișul exterior cu cei care au nevoie de același număr de electroni pentru a-și completa învelișul exterior. Atomii împărtășesc electronii suplimentari din fostul atom și fiecare atom are o coajă completă de electroni, o parte din timp.
Adesea atomul care are nevoie de electroni suplimentari pentru a-și completa coaja exterioară atrage electronii mai puternic decât atomul care furnizează electroni suplimentari. În acest caz, electronii nu sunt împărțiți în mod egal și petrec mai mult timp cu atomul receptor. Ca rezultat, atomul receptor tinde să aibă o sarcină negativă în timp ce atomul donator este încărcat pozitiv. Astfel de molecule sunt polarizate.
Cum se formează legăturile de hidrogen
Moleculele care includ un atom de hidrogen legat covalent sunt adesea polarizate deoarece electronul unic al atomului de hidrogen este ținut relativ slab. Migrează cu ușurință către celălalt atom al legăturii covalente, lăsând singurul proton încărcat pozitiv al atomului de hidrogen pe o parte.
Când atomul de hidrogen își pierde electronul, acesta poate forma o legătură electrostatică puternică, deoarece, spre deosebire de alți atomi, nu mai are niciun electron care să protejeze sarcina pozitivă. Protonul este atras de electronii celorlalte molecule, iar legătura rezultată se numește legătură de hidrogen.
Legături de hidrogen în apă
Moleculele de apă, cu formula chimică H2O, sunt polarizate și formează legături puternice de hidrogen. Atomul unic de oxigen formează legături covalente cu cei doi atomi de hidrogen, dar nu împarte electronii în mod egal. Cei doi electroni de hidrogen își petrec cea mai mare parte a timpului cu atomul de oxigen, care devine încărcat negativ. Cei doi atomi de hidrogen devin protoni încărcați pozitiv și formează legături de hidrogen cu electronii din atomii de oxigen ai altor molecule de apă.
Deoarece apa formează aceste legături suplimentare între moleculele sale, are mai multe proprietăți neobișnuite. Apa are o tensiune superficială extrem de puternică, are un punct de fierbere neobișnuit de ridicat și necesită multă energie pentru a se transforma din apă lichidă în abur. Astfel de proprietăți sunt tipice materialelor pentru care moleculele polarizate formează legături de hidrogen.