Водородная связь образуется, когда положительный конец одной молекулы притягивается к отрицательному концу другой. Эта концепция похожа на магнитное притяжение, когда притягиваются противоположные полюса. Водород имеет один протон и один электрон. Это делает водород электрически положительным атомом, потому что он имеет недостаток электронов. Он пытается добавить еще один электрон к своей энергетической оболочке, чтобы стабилизировать ее.
Для понимания того, как образуется водородная связь, важны два члена: электроотрицательность и диполь. Электроотрицательность - это мера тенденции атома притягивать электроны к себе для образования связи. Диполь - это разделение положительных и отрицательных зарядов в молекуле. Диполь-дипольное взаимодействие - это сила притяжения между положительным концом одной полярной молекулы и отрицательным концом другой полярной молекулы.
Водород чаще всего притягивается к большему количеству электроотрицательных элементов, чем он сам, таким как фтор, углерод, азот или кислород. Диполь образуется в молекуле, когда водород сохраняет более положительный конец заряда, в то время как его электрон притягивается к электроотрицательному элементу, где отрицательный заряд будет больше концентрированный.
Водородные связи слабее ковалентных или ионных, поскольку они легко образуются и разрушаются в биологических условиях. Молекулы с неполярными ковалентными связями не образуют водородных связей. Но любое соединение с полярными ковалентными связями может образовывать водородную связь.
Образование водородных связей важно в биологических системах, поскольку они стабилизируют и определяют структуру и форму крупных макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты и белки. Этот тип связывания происходит в биологических структурах, таких как ДНК и РНК. Эта связь очень важна в воде, потому что это сила, которая существует между молекулами воды, чтобы удерживать их вместе.
Как в жидком, так и в твердом льду образование водородной связи между молекулами воды обеспечивает силу притяжения, удерживающую молекулярную массу вместе. Межмолекулярные водородные связи ответственны за высокую температуру кипения воды, поскольку они увеличивают количество энергии, необходимое для разрыва связей до начала кипения. Водородная связь заставляет молекулы воды образовывать кристаллы, когда она замерзает. Поскольку положительные и отрицательные концы молекул воды должны ориентироваться в виде массива, который позволяет положительным концам притягивать отрицательные концы молекул, решетка или каркас ледяного кристалла не так плотно зацеплен, как жидкая форма, и позволяет льду плавать в вода.
Трехмерная структура белков очень важна в биологических реакциях, в которых участвуют ферменты. где форма одного или нескольких белков должна вписываться в отверстия в ферментах, как замок и ключ механизм. Водородная связь позволяет этим белкам изгибаться, складываться и принимать различные формы по мере необходимости, что определяет биологическую активность белка. Это очень важно для ДНК, потому что образование водородных связей позволяет молекуле предполагать образование двойной спирали.