2.2.3: Enlace de hidrógeno
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Objetivos de aprendizaje
- Describir las propiedades de los enlaces de hidrógeno.
Puntos Clave
- Los enlaces de hidrógeno son fuertes fuerzas intermoleculares creadas cuando un átomo de hidrógeno unido a un átomo electronegativo se acerca a un átomo electronegativo cercano.
- Una mayor electronegatividad del aceptor de enlaces de hidrógeno conducirá a un aumento en la fuerza del enlace de hidrógeno.
- El enlace de hidrógeno es una de las atracciones intermoleculares más fuertes, pero más débil que un enlace covalente o iónico.
- Los enlaces de hidrógeno son responsables de mantener juntos el ADN, las proteínas y otras macromoléculas.
Términos Clave
- 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.
- intermolecular: Un tipo de interacción entre dos moléculas diferentes.
Formación de un enlace de hidrógeno
Un enlace de hidrógeno es la atracción electromagnética creada entre un átomo de hidrógeno parcialmente cargado positivamente unido a un átomo altamente electronegativo y otro átomo electronegativo cercano. Un enlace de hidrógeno es un tipo de interacción dipolo-dipolo; no es un enlace químico verdadero. Estas atracciones pueden ocurrir entre moléculas (inter molecularmente) o dentro de diferentes partes de una sola molécula (intra molecularmente).
Donante de enlaces de hidrógeno
Un átomo de hidrógeno unido a un átomo relativamente electronegativo es un donador de enlaces de hidrógeno. Este átomo electronegativo suele ser flúor, oxígeno o nitrógeno. El átomo electronegativo atrae la nube de electrones de alrededor del núcleo de hidrógeno y, al descentralizar la nube, deja el átomo de hidrógeno con una carga parcial positiva. Debido al pequeño tamaño del hidrógeno en relación con otros átomos y moléculas, la carga resultante, aunque solo parcial, es más fuerte. En la molécula etanol, hay un átomo de hidrógeno unido a un átomo de oxígeno, que es muy electronegativo. Este átomo de hidrógeno es un donador de enlaces de hidrógeno.
Aceptador de enlaces de hidrógeno
Un enlace de hidrógeno resulta cuando esta fuerte carga positiva parcial atrae a un par solitario de electrones en otro átomo, que se convierte en el aceptor del enlace de hidrógeno. Un átomo electronegativo como flúor, oxígeno o nitrógeno es un aceptor de enlaces de hidrógeno, independientemente de si está unido a un átomo de hidrógeno o no. Una mayor electronegatividad del aceptor de enlaces de hidrógeno creará un enlace de hidrógeno más fuerte. La molécula de éter dietílico contiene un átomo de oxígeno que no está unido a un átomo de hidrógeno, convirtiéndola en un aceptor de enlaces de hidrógeno.
Donador de enlaces de hidrógeno y aceptor de enlaces de hidrógeno: El etanol contiene un átomo de hidrógeno que es un donador de enlaces de hidrógeno porque está unido a un átomo de oxígeno electronegativo, que es muy electronegativo, por lo que el átomo de hidrógeno es ligeramente positivo. El éter dietílico contiene un átomo de oxígeno que es un aceptor de enlaces de hidrógeno porque no está unido a un átomo de hidrógeno y por lo tanto es ligeramente negativo.
Un hidrógeno unido al carbono también puede participar en enlaces de hidrógeno cuando el átomo de carbono está unido a átomos electronegativos, como es el caso del cloroformo (CHCl 3). Al igual que en una molécula donde un hidrógeno está unido al nitrógeno, oxígeno o flúor, el átomo electronegativo atrae la nube de electrones de alrededor del núcleo de hidrógeno y, al descentralizar la nube, deja el átomo de hidrógeno con una carga parcial positiva.
Interactivo: Enlace de hidrógeno: Explore los enlaces de hidrógeno que se forman entre moléculas polares, como el agua. Los enlaces de hidrógeno se muestran con líneas punteadas. Mostrar cargos parciales y ejecutar el modelo. ¿Dónde se forman los enlaces de hidrógeno? Intente cambiar la temperatura del modelo. ¿Cómo explica el patrón de enlaces de hidrógeno la celosía que compone los cristales de hielo?
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.
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.