Joitakin esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Vetysidokset ovat eräänlainen erittäin intensiivinen molekyylien välinen vuorovaikutus, joka pitää yhdessä polaarisia molekyylejä, joissa on vetysidos happeen, typpeen, rikkiin tai johonkin halogeeniin, ja myös kaikkiin muihin molekyyleihin, joissa on samat atomit vapailla tai ei-elektronipareilla. . Vetysidosta voidaan kuvata kolmikeskiseksi kovalenttiseksi sidokseksi, jossa kolme keskusta on kaksi korkean elektronegatiivisuuden omaavaa atomia ja vetyatomi, joka toimii siltana näiden kahden välillä, minkä vuoksi tämäntyyppistä sidosta kutsuttiin aiemmin vetysidosvuorovaikutukseksi. .

Kaikista molekyylienvälisistä voimista, mukaan lukien dipoli-dipoli vetovoimat ja Lontoon dispersiovoimat, vetysidokset ovat vahvimpia ja ne ovat vastuussa alhaisen molekyylipainon yhdisteiden, kuten veden tai etanolin, korkeasta kiehumispisteestä. Ne ovat myös vastuussa useimpien vesiliukoisimpien tunnettujen aineiden, mukaan lukien joidenkin alkoholien ja polyolien, kuten glyseriinin, liukoisuudesta.

Miten vetysidokset muodostuvat?

Vetysidoksia muodostuu kahden funktionaalisen ryhmän välille, jotka voivat olla tai eivät ole samat, mutta joilla on kaksi eri roolia vetysidoksen muodostumisessa.

vetysidoksen luovuttajaryhmät

Toisaalta, jotta vetysidos muodostuisi, molekyylissä on oltava vetyä luovuttava ryhmä. Tämä koostuu yleensä ryhmästä, joka sisältää vähintään yhden vetyatomin kovalenttisesti sitoutuneena elektronegatiiviseen atomiin, kuten happi-, typpi-, halogeeni- tai rikkiatomiin. Nämä ryhmät ovat niitä, jotka lisäävät vetyatomia, joka on osa vetysidosta, minkä vuoksi niitä kutsutaan luovuttajaryhmiksi.

vetysidoksen hyväksyvät ryhmät

Akseptoriryhmät ovat funktionaalisia ryhmiä, jotka sisältävät vähintään yhden elektronegatiivisen atomin edellä mainituista, joissa on vähintään yksi pari vapaita tai jakamattomia elektroneja. Tämä atomi käyttää tätä elektroniparia sitoutuakseen vedyn luovuttajaryhmän polarisoituneeseen vetyyn.

Yhden molekyylin vastaanottava ryhmä voi olla toisen molekyylin sama vastaanottava ryhmä. Esimerkiksi molekyyli, jossa on hydroksyyliryhmä (-OH), voi käyttää tätä ryhmää luovuttajana yhdessä vetysidoksessa sekä kahden vetysidoksen akseptorina, joka toimii akseptoriryhmänä, kuten seuraavassa kuvassa näkyy.

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Toisaalta on myös molekyylejä, joissa on polaarisia ryhmiä, joissa on erittäin elektronegatiivisia atomeja ja jotka voivat toimia vetysidosten vastaanottajina, mutta eivät luovuttajina, minkä vuoksi nämä yhdisteet eivät voi muodostaa molekyylien välisiä vetysidoksia muiden vastaavien molekyylien kanssa, vaikka ne voivat muodostaa. vetysidoksia muiden molekyylien kanssa, joissa on luovuttajaryhmiä.

Seuraavassa kuvassa on esimerkki molekyylistä, jossa on erilaisia ​​ryhmiä, jotka kykenevät muodostamaan vetysidoksia, joista toiset ovat luovuttajia, toiset vastaanottajina ja toiset molempina:

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Vesi

Vesi on pieni molekyyli, joka voi muodostaa monia vetysidoksia. Siinä on kaksi O-H-sidosta, joten jokainen vesimolekyyli voi muodostaa kaksi vetysidosta luovuttajana. Lisäksi happiatomissa on kaksi jakamatonta elektroniparia, joten se voi muodostaa myös kaksi vetysidosta vastaanottajana, joten jokainen vesimolekyyli voi muodostaa yhteensä neljä vetysidosta.

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

fluorivety

Fluorivetyllä tai HF:llä on erittäin polarisoitunut F–H-sidos (itse asiassa se on polarisoitunein vetysidos olemassa). Tämän lisäksi fluoriatomissa on kolme ylimääräistä yksinäistä elektroniparia, joten se voi muodostaa kolme vetysidosta vetyatomin akseptoriksi. Tästä syystä HF voi muodostaa yhteensä neljä vetysidosta. Koska kukin HF-molekyyli voi kuitenkin muodostaa vain yhden sidoksen luovuttajana, HF-molekyylinäyte pystyy muodostamaan keskimäärin vain kaksi vetysidosta kukin.

etanoli

Etanoli tai etyylialkoholi on veteen sukua oleva orgaaninen yhdiste. Se on toiseksi yksinkertaisin alkoholi, joka on olemassa ja jonka rakenteessa on hydroksyyliryhmä, joka voi luovuttaa yhden vedyn ja vastaanottaa kaksi muodostaen yhteensä kolme samanaikaista vetysidosta. Tämä kyky tekee etanolista sekoittuvan (liukoinen kaikissa suhteissa) veteen, koska jokainen etanolimolekyyli voi muodostaa useita vetysidoksia tämän liuottimen kanssa.

metyyliamiini

Metyyliamiini on yksinkertaisin primaarinen amiini. Se on orgaaninen yhdiste, jolla on kaava CH 3 NH 2 ja jossa on aminoryhmä.

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Tässä ryhmässä on kaksi N-H-sidosta ja typessä on myös parittomia elektroneja, joten tämä yhdiste voi muodostaa kolme samanaikaista vetysidosta, kaksi vetyatomin luovuttajana ja yksi vastaanottajana.

Ammoniakki

Ammoniakki on amiineille sama kuin vesi alkoholeille. Se on epäorgaaninen yhdiste, jolla on kaava NH 3 , jossa on kolme N-H-sidosta, kun taas typessä on vain yksi yksinäinen elektronipari.

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Näin ollen, kuten HF:n tapauksessa, ammoniakki voi muodostaa yhteensä neljä samanaikaista vetysidosta, mutta ammoniakkimolekyylien välille voi muodostua keskimäärin vain kaksi vetysidosta, yksi luovuttajana ja toinen vastaanottajana. riittää vastaanottajaryhmiä kaikille luovuttajaryhmille.

metanoli veden kanssa

Samoista syistä kuin etanoli, metanoli voi muodostaa vetysidoksia muiden metanolimolekyylien kanssa, mutta se voi myös muodostaa jopa kolme vetysidosta vesimolekyylien kanssa.

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Tämä tekee metanolista sekoittuvan myös veteen ja metanoli-vesi -liuoksia voidaan valmistaa missä suhteessa tahansa.

etanoli asetonin kanssa

Asetoni on orgaaninen yhdiste, jolla on kaava C 3 H 6 O, jossa on kaksi metyyliryhmää liittyneenä karbonyyliryhmään (C=O). Koska asetonimolekyylillä ei ole O-H-, N-H-, S-H- tai X-H-sidoksia (X edustaa halogeenia), asetonimolekyyli ei voi toimia vetysidoksen luovuttajana. Tästä syystä asetoni ei voi muodostaa molekyylien välisiä vetysidoksia itsensä kanssa.

Karbonyyliryhmän happiatomilla on kuitenkin kaksi jakamatonta elektroniparia, joten asetoni voi vastaanottaa kaksi vetysidosta. Tämä tarkoittaa, että asetoni voi muodostaa vetysidoksia molekyyleihin, joissa on luovuttajaryhmiä, kuten vesimolekyylin tai etanolimolekyylin kanssa. Tästä syystä asetoni liukenee etanoliin ja päinvastoin.

pyridiini ammoniakin kanssa

Pyridiini on esimerkki heterosyklisestä aromaattisesta yhdisteestä, jossa typpi muodostaa osan renkaasta, jossa on jakamaton elektronipari, eikä myöskään yhdisteen aromaattisuus vaarannu. Tämä on samanlainen tapaus kuin edellinen, koska siinä ei ole ryhmiä, joissa on vetyjä liittyneinä O:aan, N:ään, S:ään tai X:ään, se ei voi toimia donorimolekyylinä vetysidoksessa, mutta typpi voi toimia akseptorina. Tästä syystä pyridiini voi muodostaa vetysidoksia muiden luovuttajamolekyylien, kuten ammoniakin, kanssa.

Puriinit ja pyrimidiinit

Elämä kehittyy ja kukoistaa vedessä, suurelta osin miljoonien vetysidosten muodostumisen ansiosta. Suuri osa proteiinien sekundaarisesta, tertiaarisesta ja kvaternaarisesta rakenteesta johtuu vetysidoksesta, ja sama pätee geneettisen materiaalimme rakenteeseen. Sekä DNA että RNA voivat muodostaa komplementaaristen sekvenssien ketjuja niiden vetysidosten ansiosta, jotka muodostuvat näiden nukleiinihappojen typpipitoiset emäkset muodostavien puriinien ja pyrimidiinien välille.

Esimerkiksi adeniini, joka muodostaa nukleosidiadenosiinin typpipitoisen emäksen, muodostaa kaksi vetysidosta tymiinin kanssa tymidiinissä, joka on puriini.

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Toisaalta guanosiini, joka on nukleosidi, joka sisältää guaniinia, toinen puriini, muodostaa kolme vetysidosta sytosiinin kanssa, joka on osa sytidiiniä.

Esimerkkejä vetysidoksesta molekyyleistä

Viitteet

Autono, JC, Romanelli, G. ja Ruiz, DM (2013). Johdatus orgaaniseen kemiaan . luonnollinen. http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/31664/AUTINO;jsessionid=E23F9652B115BE6B103B485DAD3FA964?sequence=1

Carey, F. (2021). Organic Chemistry (9. painos ). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ja Herranz, ZR (2020). Kemia (10. painos ). McGraw-Hill koulutus.

Dereka, B., Yu, Q., Lewis, NHC, Carpenter, WB, Bowman, JM ja Tokmakoff, A. (2021). Siirtyminen vedystä kemialliseen sidokseen. Science , 371 (6525), 160–164. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abe1951

Pérez O., J., & Merino, M. (2021). Vetysidoksen määritelmä — Definition.de . Määritelmä. https://definicion.de/hydrogen-bridge/

Williams, L.D. (nd). Molekyylivuorovaikutukset . Georgia Tech. https://ww2.chemistry.gatech.edu/%7Elw26/structure/molecular_interactions_espanol/Interacciones_Moleculares.html

-Mainos-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Liekin väritesti