Mis põhjustab vesiniku sidumist?

Vesiniksideme vahel toimub a vesinik aatom ja an elektronegatiivne aatom (nt hapnik, fluor, kloor). Side on nõrgem kui iooniline või kovalentne side, kuid tugevam kui van der Waalsi väed (5 kuni 30 kJ / mol). Vesinikside on klassifitseeritud nõrga keemilise sideme tüübiks.

Põhjus vesinikside Selle põhjuseks on asjaolu, et elektron ei ole vesinikuaatomi ja negatiivselt laetud aatomi vahel ühtlaselt jaotatud. Sideme vesinikul on endiselt ainult üks elektron, samas kui stabiilse elektronpaari jaoks kulub kaks elektroni. Tulemuseks on see, et vesinikuaatom kannab nõrka positiivset laengut, seega on see endiselt huvitatud aatomitest, millel on endiselt negatiivne laeng. Sel põhjusel ei esine mittepolaarsete kovalentsete sidemetega molekulides vesiniksidet. Mis tahes ühendil, millel on polaarsed kovalentsed sidemed, on potentsiaal moodustada vesiniksidemeid.

Vesiniksidemed võivad moodustuda molekulis või erinevate molekulide aatomite vahel. Ehkki vesiniksideme jaoks pole orgaanilist molekuli vaja, on see nähtus bioloogilistes süsteemides äärmiselt oluline. Vesiniksidemete näidete hulka kuuluvad:

• kahe veemolekuli vahel
• kahe DNA ahela hoidmine kahekordse spiraali moodustamiseks
• tugevdavad polümeerid (nt korduv üksus, mis aitab nailonist kristalliseeruda)
• moodustades valkudes sekundaarstruktuure, näiteks alfa-heeliks ja beeta-volditud leht
• riide kiudude vahel, mille tulemuseks võib olla kortsude moodustumine
• antigeeni ja antikeha vahel
• ensüümi ja substraadi vahel
• transkriptsioonifaktorite seondumine DNA-ga

Vesiniksidemed moodustavad vee mõned olulised omadused. Kuigi vesinikside on vaid 5% nii tugev kui kovalentne side, piisab veemolekulide stabiliseerimiseks.

• Vesiniksideme tõttu jääb vesi vedelaks laias temperatuurivahemikus.
• Kuna vesiniksidemete purunemiseks kulub täiendavat energiat, on vees ebatavaliselt kõrge aurustumissoojus. Vee keemistemperatuur on palju kõrgem kui teiste hüdriidide korral.

Veemolekulide vahelise vesiniksideme mõjudel on palju olulisi tagajärgi:

• Vesiniksidumine muudab jää vähem vedelveeks, nii et jää hõljub vees.
• Vesiniksideme mõju kuumus aurustumine aitab muuta higistamise loomadele tõhusaks temperatuuri alandamiseks.
• Mõju soojusmahule tähendab, et vesi kaitseb suurte veekogude läheduses või niiskes keskkonnas äärmuslike temperatuurimuutuste eest. Vesi aitab reguleerida temperatuuri globaalses mastaabis.

Vesinikside on kõige olulisem vesiniku ja väga elektronegatiivsete aatomite vahel. Keemilise sideme pikkus sõltub selle tugevusest, rõhust ja temperatuurist. Sideme kaldenurk sõltub konkreetsetest keemilistest ühenditest, mis on ühenduses. Vesiniksidemete tugevus varieerub väga nõrgast (1–2 kJ mol – 1) kuni väga tugevani (161,5 kJ mol – 1). Mõni näide entalpia aurus on:

F – H…: F (161,5 kJ / mol või 38,6 kcal / mol)
O − H…: N (29 kJ / mol või 6,9 kcal / mol)
O − H…: O (21 kJ / mol või 5,0 kcal / mol)
N − H…: N (13 kJ / mol või 3,1 kcal / mol)
N − H…: O (8 kJ / mol või 1,9 kcal / mol)
HO − H…: OH₃⁺ (18 kJ / mol või 4,3 kcal / mol)

_Viited

_{Larson, J. W.; McMahon, T. B. (1984). "Gaasifaasi bihaliidi ja pseudobihaliidi ioonid. Vesiniksidemete energia ioontsüklotronresonantsi määramine XHY-liikides (X, Y = F, Cl, Br, CN) ". Anorgaaniline keemia 23 (14): 2029–2033.}

_{Emsley, J. (1980). "Väga tugevad vesiniksidemed". Keemiaühingu ülevaated 9 (1): 91–124.
Omer Markovitch ja Noam Agmon (2007). "Hüdrooniumi hüdratsioonikestade struktuur ja energeetika". J. Füüs. Chem. A 111 (12): 2253–2256.}