Legătura de hidrogen

Interacțiunile descrise până acum nu se limitează la molecule de o anumită compoziție. Cu toate acestea, există o interacțiune intermoleculară importantă, specifică moleculelor care conțin un atom de oxigen, azot sau fluor care este atașat unui atom de hidrogen. Această interacțiune este legătura de hidrogen, o interacțiune de forma A-H—B, unde A și B sunt atomi din oricare dintre cele trei elemente menționate mai sus, iar atomul de hidrogen se află pe o linie dreaptă între nucleele lui A și B. O legătură de hidrogen este de aproximativ 10 ori mai puternică decât celelalte interacțiuni descrise mai sus și, atunci când este prezentă, domină toate celelalte tipuri de interacțiuni intermoleculare. Ea este responsabilă, de exemplu, pentru existența apei ca lichid la temperaturi normale; din cauza masei sale molare scăzute, apa ar trebui să fie un gaz. Legătura de hidrogen este, de asemenea, responsabilă pentru existența ca solide a multor molecule organice care conțin grupe hidroxil (-OH); zaharurile glucoză și zaharoză sunt exemple.

Au fost propuse mai multe interpretări ale legăturii de hidrogen. Una care se încadrează în schema generală a acestui articol este aceea de a considera unitatea A-H ca fiind compusă dintr-un orbital atomic A și un orbital 1s al hidrogenului și de a considera că o pereche de electroni solitari de pe B ocupă un orbital B. Atunci când cei trei atomi sunt aliniați, acești trei orbitali pot forma trei orbitali moleculari: unul de legătură, unul în mare parte nelegat și unul antilegat. Există patru electroni de acomodat (doi de la legătura A-H originală și doi de la perechea singuratică). Aceștia ocupă orbitalii de legătură și de nelegătură, lăsând orbitalul de antilegătură liber. Prin urmare, efectul net este acela de a reduce energia grupării AHB și de a constitui astfel o legătură intermoleculară. Încă o dată, la întâlnirea cu legătura de hidrogen, întâlnim o răsturnare a atitudinii convenționale; întrebarea ridicată de această interpretare nu este de ce apare o astfel de legătură, ci de ce nu apare în general. Explicația constă în dimensiunea mică a atomului de hidrogen, care permite ca echilibrul energiilor în schema orbitalelor moleculare să fie favorabil legăturii.

Legătura de hidrogen apare la alți atomi decât azotul, oxigenul și fluorul dacă aceștia poartă o sarcină negativă și, prin urmare, sunt bogați în electroni ușor disponibili. Astfel, legătura de hidrogen este unul dintre principalele mecanisme de hidratare a anionilor în soluție apoasă (legarea moleculelor de H2O de specia solută) și, prin urmare, contribuie la capacitatea apei de a acționa ca un bun solvent pentru compușii ionici. Contribuie, de asemenea, la hidratarea compușilor organici care conțin atomi de oxigen sau de azot și astfel explică solubilitatea în apă mult mai mare a alcoolilor decât a hidrocarburilor.

Legăturile de hidrogen au o mare importanță în determinarea structurii compușilor de importanță biologică, mai ales a proteinelor și a acidului dezoxiribonucleic (ADN). O caracteristică importantă a structurii proteinelor (care sunt polipeptide, sau polimeri formați din aminoacizi) este existența legăturii peptidice, grupul -CO-NH-, care apare între fiecare pereche de aminoacizi adiacenți. Această legătură oferă o grupare NH care poate forma o legătură de hidrogen cu un atom acceptor adecvat și un atom de oxigen, care poate acționa ca un receptor adecvat. Prin urmare, o legătură peptidică oferă cele două ingrediente esențiale ale unei legături de hidrogen. Încrucișarea unor astfel de grupări peptidice prin legături de hidrogen de tipul celor prezentate în figura 17 a fost examinată în detaliu de Pauling și Robert Corey, care au formulat un set de reguli, regulile Pauling-Corey, pentru punerea lor în aplicare. Implicația acestor reguli este existența a două tipuri de structură pentru o polipeptidă, care este fie o formă elicoidală (helixul α), fie o formă de foaie plisată (foaia β-plisată). Toate polipeptidele au o structură sau alta și adesea au regiuni alternante ale fiecăreia dintre ele. Deoarece proprietățile și comportamentul unei molecule de enzimă (o anumită clasă de polipeptide) sunt determinate de forma sa și, în special, de forma regiunii în care trebuie să se atașeze molecula asupra căreia acționează, rezultă că legăturile de hidrogen au o importanță centrală pentru funcțiile vieții.

legătură de hidrogen
legătură de hidrogen

Figura 17: Unirea atomilor din două legături peptidice prin legăturile de hidrogen pe care le pot forma. Legăturile pot face parte din același lanț polipeptidic care s-a dublat pe el însuși, sau pot aparține unor lanțuri diferite.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Legăturile de hidrogen sunt, de asemenea, responsabile de transmiterea informației genetice de la o generație la alta, deoarece sunt responsabile de încrucișarea specifică a fracțiunilor citozină cu guanină și timină cu adenină care caracterizează structura dublei elice a ADN-ului.

.

Leave a Reply

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.