Hidrojen bağı veya hidrojen bağının, bir bir moleküller arası veya molekül içi güç bir içeren atomu arasında hidrojen ve gibi bir elektronegatif atomu , oksijen , azot ve flor . Bir hidrojen bağının yoğunluğu arasında arasında ara olan bir kovalent bağ ve Waals kuvvetleri der van . (Genel olarak, hidrojen bağları van der Waals etkileşimlerinden daha güçlüdür)
Başlangıçta hidrojen atomunun elektronunun bağlı moleküller arasında paylaşıldığı ve bu nedenle bu hidrojen bağının yarı kovalent olduğu düşünülüyordu . Artık% 90 elektrostatik olduğunu biliyoruz. Bu bağın kurulabilmesi için bir hidrojen bağı vericisinin ve bir alıcının varlığında olması gerekir:
Bir hidrojen bağı kurulduğunda, iki heteroatom yaklaşık 0,25 nm'lik bir mesafede bulunur .
Bağ, (bir hidrojen atomu ve en az bir başka elektronegatif atom içeren) belirli moleküllerin polaritesinden kaynaklanır . Bir su molekülü örneğini alırsak , oksijen atomu iki hidrojen atomundan daha elektronegatiftir, bu, yan tarafındaki hidrojen atomlarından daha fazla kovalent bağlarla meşgul olan elektronları kendisine çekecektir. Bu, oksijen atomunun daha sonra iki kısmi negatif yüke sahip olacağı ve her hidrojen atomunun kısmi bir pozitif yüke sahip olacağı anlamına gelir. Molekül daha sonra bu yük farkı nedeniyle polarize edilir , çünkü kısmi yüklerinin bariyerler aynı değildir (bu durumda apolar olacaktır).
Bu fenomen, pozitif kutupların (hidrojen atomları) negatif yüklü varlıklara (anyon, negatif kutup, vb. ) Ve negatif kutbun (oksijen) pozitif yüklü varlıklara (katyon, diğerinin pozitif kutbu) çekilmesine neden olur. polarize molekül vb. ). Su molekülü bu nedenle kendisine birçok özel özelliğini sağlayan dört hidrojen bağı oluşturabilir .
Bu nedenle hidrojen bağları, molekülleri oluşturan farklı atomlar arasındaki elektronegatiflik farklılıkları nedeniyle mevcuttur.
Hidrojen bağı daha sonra yukarıda bahsedilen özellikleri sergileyen tüm moleküller arasında kurulur ; örneğin, bir karboksilik asit (R-COOH) durumu dikkate alınır.
Tüm moleküllerin alkol işlevi düzeyinde birbirine bağlı olduğu belirtilmektedir. Bu durumda, "R" alkil radikali, bu bağın gücü üzerinde önemsiz olmayan bir etkiye sahip olacaktır. Aslında, zincirin uzunluğu ve bileşimi, hidrojen ile oksijen arasındaki bağı az ya da çok polarize edecektir. Eğer H bağı (daha yaygın olarak bilinen adıyla) zayıflar, böylece olacaktır arası moleküler uyum ve söz konusu maddenin kaynama sıcaklığı daha düşük olur. Başka bir deyişle, molekülleri birbirinden ayırmak için (ısı yoluyla) daha az enerji gerekecektir. Aksine, su için (H 2 O), amonyak ( sulu NH 3) veya hidrojen florür (HF), XH bağı o kadar polarize edilir ki, oluşan H bağları maddelere anormal derecede yüksek kaynama noktaları verir.
Başka bir örnek, katı su (buz) olabilir. Bunun nedeni, su molekülünün H bağının tipik örneğidir. H bağları kurulur, bu nedenle suyun sıvı hali en kompakt hal iken, diğer saf maddelerin çoğu için katı haldir. Buzda su, sıvı sudakiyle aynı dört yüzlü yapıya (bu bağlarla mümkün olan yapı) sahiptir, ancak daha büyük bir hacim alır. Bu nedenle buzun sudan daha fazla hacim kaplaması, eşit miktarlarda (buz küpü suda yüzer) ve buzun suyun katılaşmasından daha hızlı erimesinin nedeni de budur.
Son olarak - ve bu bağın uygulama alanı çok geniş olduğundan liste kapsamlı olmasa da - poli-para-fenilen tereftalamid (daha iyi Kevlar adı altında bilinir) gibi polimerlerin durumundan bahsedeceğiz. Polimer zincirleri birbirlerine H bağları ile bağlanır ve böylece ona çok ilginç direnç özellikleri kazandırır. Daha fazlası için, Kevlar'a bakınız .
Genel olarak üç tür hidrojen bağı vardır (çiftlerin 100 ile 500 kJ · mol -1 arasında olduğunu bilerek kovalent ):
Çok güçlü bir bağın bir örneği, KHF 2'de yaklaşık 212 kJ mol -1 olan FH - F'dir . Bu durumda F - M - F yazmanın daha iyi olduğunu düşünebiliriz. F - H - F arasındaki toplam mesafe sadece 2.49 Å'dur ve farklı moleküller arasında 120 ° 'lik bir açı oluşur.
Üç ana özellik, hidrojen bağlarını ve bunların etkileşimlerini tanımlar: