Hvordan udgør polarmolekyler hydrogenbindinger?

Polære molekyler, der indeholder et hydrogenatom, kan danne elektrostatiske bindinger kaldet hydrogenbindinger. Hydrogenatomet er unikt ved at det består af en enkelt elektron omkring en enkelt proton. Når elektronen tiltrækkes til de andre atomer i molekylet, resulterer den positive ladning af det eksponerede proton i molekylær polarisering.

Denne mekanisme gør det muligt for sådanne molekyler at danne stærke hydrogenbindinger ud over de kovalente og ioniske bindinger, som er grundlaget for de fleste forbindelser. Hydrogenbindinger kan give forbindelser særlige egenskaber og kan gøre materialer mere stabile end forbindelser, der ikke kan danne hydrogenbindinger.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Polære molekyler, der inkludere et hydrogenatom i en kovalent binding har en negativ ladning i den ene ende af molekylet og en positiv ladning i den modsatte ende. Den enkelte elektron fra hydrogenatomet migrerer til det andet kovalent bundne atom, idet den positive ladede hydrogenproton eksponeres. Protonen tiltrækkes af den negativt ladede ende af andre molekyler, der danner en elektrostatisk binding med en af ​​de andre elektroner. Denne elektrostatiske binding kaldes en hydrogenbinding.

Hvordan polarmolekyler form

I kovalente bindinger deler atomer elektroner til dannelse af en stabil forbindelse. I ikke-polære kovalente bindinger deles elektronerne ens. For eksempel deles elektroner i en ikke-polær peptidbinding lige mellem carbonatomet i carbon-oxygencarbonylgruppen og nitrogenatomet i nitrogen-hydrogenamidgruppen.

For polære molekyler deles elektronerne i en kovalent binding har tendens til at samle sig på den ene side af molekylet, mens den anden side bliver positivt ladet. Elektronerne migrere, fordi et af atomerne har større affinitet for elektroner end de andre atomer i den kovalente binding. For eksempel, selv om peptidbindingen selv er ikke-polær, er strukturen af ​​det associerede protein skyldes hydrogenbindinger mellem oxygenatomet i carbonylgruppen og hydrogenatomet i amidgruppen.

Typisk kovalent binding konfigurationer par atomer, der har flere elektroner i deres ydre skal med dem, der har brug for det samme antal elektroner for at fuldføre deres ydre skal. Atomer deler de ekstra elektroner fra det tidligere atom, og hvert atom har en komplet ydre elektronskal nogle gange.

Ofte er det atom, der har brug for ekstra elektroner til at færdiggøre sin ydre skal, tiltrukket af elektronerne stærkere end atom giver de ekstra elektroner. I dette tilfælde deles elektronerne ikke jævnt, og de bruger mere tid med det modtagende atom. Som et resultat har det modtagende atom en tendens til at have en negativ ladning, mens donoratomet er positivt ladet. Sådanne molekyler er polariserede.

Molekyler, der indeholder et kovalent bundet hydrogenatom, polariseres ofte, fordi hydrogenatomens enkeltelektron er forholdsvis løst holdt. Det migrerer let til det andet atom i den kovalente binding, idet den enkelte positivt ladede proton af hydrogenatomet på den ene side.

Når hydrogenatomet mister sin elektron, kan det danne en stærk elektrostatisk binding, fordi det i modsætning til andre atomer, det har ikke længere nogen elektroner, der afskærer den positive ladning. Protonen er tiltrukket af elektronerne i de andre molekyler, og den resulterende binding kaldes en hydrogenbinding.

Hydrogenbindinger i vand

Vandmolekylerne med kemisk formel H _{2O, polariseres og danner stærke hydrogenbindinger. Det enkelte oxygenatom danner kovalente bindinger med de to hydrogenatomer, men deler ikke elektronerne ens. De to hydrogenelektroner tilbringer det meste af deres tid med oxygenatomet, som bliver negativt ladet. De to hydrogenatomer bliver positivt ladede protoner og danner hydrogenbindinger med elektronerne fra oxygenatomerne i andre vandmolekyler.}

Fordi vand danner disse ekstra bindinger mellem dets molekyler, har det flere usædvanlige egenskaber. Vand har usædvanlig stærk overfladespænding, har et usædvanligt højt kogepunkt og kræver meget energi at skifte fra flydende vand til damp. Sådanne egenskaber er typiske for materialer, for hvilke polariserede molekyler danner hydrogenbindinger.