ما الذي يسبب ترابط الهيدروجين؟

يحدث الترابط الهيدروجيني بين أ هيدروجين ذرة و ذرة كهرسلبية (مثل الأكسجين والفلور والكلور). الرابطة أضعف من الرابطة الأيونية أو الرابطة التساهمية ، لكنها أقوى من قوات فان دير والز (5 إلى 30 كيلوجول / مول). تصنف الرابطة الهيدروجينية على أنها نوع من الروابط الكيميائية الضعيفة.

السبب الرابطة الهيدروجينية يحدث لأن الإلكترون غير مشترك بالتساوي بين ذرة الهيدروجين وذرة سالبة الشحنة. لا يزال يحتوي الهيدروجين في الرابطة على إلكترون واحد فقط ، بينما يأخذ إلكترونين لزوج إلكترون مستقر. والنتيجة هي أن ذرة الهيدروجين تحمل شحنة موجبة ضعيفة ، لذلك تظل تنجذب إلى الذرات التي لا تزال تحمل شحنة سالبة. لهذا السبب ، لا يحدث الترابط الهيدروجيني في الجزيئات ذات الروابط التساهمية غير القطبية. أي مركب له روابط تساهمية قطبية لديه القدرة على تكوين روابط هيدروجينية.

يمكن أن تتكون روابط الهيدروجين داخل جزيء أو بين الذرات في جزيئات مختلفة. على الرغم من أن الجزيء العضوي غير مطلوب لربط الهيدروجين ، فإن الظاهرة مهمة للغاية في الأنظمة البيولوجية. تتضمن أمثلة الروابط الهيدروجينية ما يلي:

• بين جزيئين من الماء
• عقد شريطين من الحمض النووي معا لتشكيل حلزون مزدوج
• تقوية البوليمرات (على سبيل المثال ، وحدة التكرار التي تساعد على تبلور النايلون)
• تشكيل هياكل ثانوية في البروتينات ، مثل اللولب ألفا وورقة مطوي بيتا
• بين الألياف في النسيج ، مما قد يؤدي إلى تشكيل التجاعيد
• بين مستضد وجسم مضاد
• بين الإنزيم والركيزة
• ربط عوامل النسخ بالحمض النووي

تمثل روابط الهيدروجين بعض الصفات المهمة للماء. على الرغم من أن رابطة الهيدروجين لا تزيد عن 5٪ من قوة التساهمية إلا أنها كافية لتثبيت جزيئات الماء.

• يؤدي الترابط الهيدروجيني إلى بقاء الماء سائلاً على نطاق واسع من درجات الحرارة.
• ولأنه يأخذ طاقة إضافية لكسر روابط الهيدروجين ، فإن الماء يحتوي على حرارة عالية بشكل غير عادي من التبخر. الماء له درجة غليان أعلى بكثير من الهيدرات الأخرى.

هناك العديد من النتائج المهمة لتأثيرات الترابط الهيدروجيني بين جزيئات الماء:

• الترابط الهيدروجيني يجعل الثلج أقل كثافة من الماء السائل الجليد يطفو على الماء.
• تأثير ارتباط الهيدروجين على الحرارة من التبخر يساعد على جعل العرق وسيلة فعالة لخفض درجة حرارة الحيوانات.
• التأثير على السعة الحرارية يعني أن الماء يحمي من تغيرات درجات الحرارة القصوى بالقرب من المسطحات المائية الكبيرة أو البيئات الرطبة. تساعد المياه على تنظيم درجة الحرارة على نطاق عالمي.

الترابط الهيدروجيني هو الأكثر أهمية بين ذرات الهيدروجين والكهرباء العالية. يعتمد طول الرابطة الكيميائية على قوتها وضغطها ودرجة حرارتها. تعتمد زاوية الرابطة على الأنواع الكيميائية المحددة المشاركة في الرابطة. تتراوح قوة الروابط الهيدروجينية من ضعيف جدًا (1-2 كيلوجول مول -1) إلى قوي جدًا (161.5 كيلوجول مول 1)). بعض الأمثلة المحتوى الحراري في البخار هم:

F − H…: F (161.5 كيلوجول / مول أو 38.6 كيلوكالوري / مول)
O − H…: N (29 كيلو جول / مول أو 6.9 كيلو كالوري / مول)
O − H…: O (21 كيلو جول / مول أو 5.0 كيلو كالوري / مول)
N − H…: N (13 كيلو جول / مول أو 3.1 كيلو كالوري / مول)
N − H…: O (8 كيلو جول / مول أو 1.9 كيلو كالوري / مول)
HO − H…: OH₃⁺ (18 كيلو جول / مول أو 4.3 كيلو كالوري / مول)

_{المراجع}

_{لارسون ، ج. W. ؛ مكماهون ، ت. ب. (1984). "أيونات ثنائي الهاليد و pseudobihalide. تحديد رنين السيكلوترون الأيوني لطاقات رابطة الهيدروجين في أنواع XHY (X، Y = F، Cl، Br، CN) ". الكيمياء غير العضوية .23 (14): 2029-2033.}

_{Emsley، J. (1980). "روابط هيدروجينية قوية جدا". مراجعات الجمعية الكيميائية 9 (1): 91-124.
عمر ماركوفيتش ونوع أجمون (2007). "هيكل وحيوية قذائف ترطيب الهيدرونيوم". ج. فيز. كيم. أ 111 (12): 2253-2256.}