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2.10: Átomos, isótopos, iones y moléculas - enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals

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    Objetivos de aprendizaje
    • Describir cómo ocurren los enlaces de hidrógeno y las interacciones de van der Waals

    Los enlaces iónicos y covalentes entre elementos requieren energía para romperse. Los enlaces iónicos no son tan fuertes como los covalentes, lo que determina su comportamiento en sistemas biológicos. Sin embargo, no todos los enlaces son enlaces iónicos o covalentes. También se pueden formar enlaces más débiles entre las moléculas. Dos enlaces débiles que ocurren con frecuencia son los enlaces de hidrógeno y las interacciones de van der Waals.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua: El lado de oxígeno ligeramente negativo de la molécula de agua y el lado de hidrógeno ligeramente positivo de la molécula de agua se atraen entre sí y forman un enlace de hidrógeno. (Dominio público;Magasjukur2vía Wikipedia)

    Enlace de hidrógeno

    Los enlaces de hidrógeno proporcionan muchas de las propiedades críticas de mantenimiento de la vida del agua y también estabilizan las estructuras de las proteínas y el ADN, el bloque de construcción de las células. Cuando se forman enlaces covalentes polares que contienen hidrógeno, el hidrógeno en ese enlace tiene una carga ligeramente positiva porque un electrón del hidrógeno es arrastrado más fuertemente hacia el otro elemento y lejos del hidrógeno. Debido a que el hidrógeno es ligeramente positivo, se sentirá atraído por las cargas negativas vecinas. Cuando esto sucede, se produce una interacción entre el δ + del hidrógeno de una molécula y la δ — carga en los átomos más electronegativos de otra molécula, generalmente oxígeno o nitrógeno, o dentro de la misma molécula. Esta interacción se llama un enlace de hidrógeno. Este tipo de enlace es común y ocurre regularmente entre las moléculas de agua. Los enlaces individuales de hidrógeno son débiles y se rompen fácilmente; sin embargo, ocurren en cantidades muy grandes en el agua y en los polímeros orgánicos, creando una fuerza importante en combinación. Los enlaces de hidrógeno también son responsables de unir la doble hélice de ADN.

    Aplicaciones para enlaces de hidrógeno

    Los enlaces de hidrógeno se encuentran en moléculas inorgánicas, como el agua, y moléculas orgánicas, como el ADN y las proteínas. Las dos cadenas complementarias de ADN se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno entre nucleótidos complementarios (A&T, C&G). Los enlaces de hidrógeno en el agua contribuyen a sus propiedades únicas, incluyendo su alto punto de ebullición (100 °C) y tensión superficial.

    imagen
    Figura\(\PageIndex{1}\): Gotitas de agua en una hoja: Los enlaces de hidrógeno formados entre las moléculas de agua en las gotitas de agua son más fuertes que las otras fuerzas intermoleculares entre las moléculas de agua y la hoja, lo que contribuye a una alta tensión superficial y distintas gotas de agua.

    En biología, los enlaces de hidrógeno intramoleculares son en parte responsables de las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias de proteínas y ácidos nucleicos. Los enlaces de hidrógeno ayudan a que las proteínas y los ácidos nucleicos se formen y mantengan formas específicas.

    Interacciones de Van der Waals

    Al igual que los enlaces de hidrógeno, las interacciones de van der Waals son débiles atracciones o interacciones entre moléculas. Las atracciones de Van der Waals pueden ocurrir entre dos o más moléculas cualesquiera y dependen de ligeras fluctuaciones de las densidades de electrones, que no siempre son simétricas alrededor de un átomo. Para que estas atracciones sucedan, las moléculas necesitan estar muy cerca unas de otras. Estos enlaces, junto con los enlaces iónicos, covalentes y de hidrógeno, contribuyen a la estructura tridimensional de las proteínas que es necesaria para su correcto funcionamiento.

    Elemento Interactivo

    Atracción de Van der Waals: Explora cómo las atracciones de Van der Waals y la temperatura afectan las interacciones intermoleculares.

    Puntos Clave

    • Los enlaces de hidrógeno proporcionan muchas de las propiedades críticas de mantenimiento de la vida del agua y también estabilizan las estructuras de las proteínas y el ADN, el bloque de construcción de las células.
    • Los enlaces de hidrógeno se encuentran en moléculas inorgánicas, como el agua, y moléculas orgánicas, como el ADN y las proteínas.
    • Las atracciones de Van der Waals pueden ocurrir entre dos o más moléculas cualesquiera y dependen de ligeras fluctuaciones de las densidades de electrones.
    • Si bien los enlaces de hidrógeno y las interacciones de van der Waals son débiles individualmente, son fuertes combinados en grandes cantidades.

    Términos Clave

    • Interacciones de van der Waals: Una débil fuerza de atracción entre moléculas eléctricamente neutras que chocan o pasan muy cerca unas de otras. La fuerza de van der Waals es causada por atracciones temporales entre regiones ricas en electrones de una molécula y regiones pobres en electrones de otra.
    • electronegatividad: La tendencia de un átomo o molécula a atraer electrones hacia sí mismo, formar dipolos y así formar enlaces.
    • enlace de hidrógeno: La atracción entre un átomo de hidrógeno parcialmente cargado positivamente unido a un átomo altamente electronegativo (como nitrógeno, oxígeno o flúor) y otro átomo electronegativo cercano.

    Contribuciones y Atribuciones

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