Was ist eine Wasserstoffbindung?

Eine Wasserstoffbindung ist eine relativ schwache Bindung, die Wasserstoffatome mit dem elektronegativen Atome -Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor herstellen.Wasserstoffbrückenbindungen sind schwächer als ionische, kovalente und metallische Bindungen, aber immer noch leicht stark, mit einer Energie zwischen 5 und 30 kJ/Maulwurf.Im Gegensatz dazu haben schwache kovalente Bindungen eine Energie von etwa 155 kJ/mol.Die Wasserstoffbrücke kann entweder eine intermolekulare (zwischen Molekülen) oder intramolekularen (zwischen verschiedenen Teilen eines Moleküls) sein.Diese Art von Bindung kann sowohl in organischen Molekülen wie DNA als auch in anorganischen Molekülen wie Wasser auftreten.Die Wasserstoffbindung ist teilweise für die komplexe sekundäre und tertiäre Struktur von Proteinen verantwortlich.

Das allgegenwärtigste und einfachste Beispiel für Wasserstoffbrückenbindung liegt in Wasser, wo jedes Wassermolekül durch Wasserstoffbindung an vier benachbarte Wassermoleküle gebunden ist.Das Sauerstoffatom in jedem Wassermolekül hat zwei einsame Elektronen zu bieten, die sofort durch Wasserstoffatome in anderen Wassermolekülen gebunden sind.Darüber hinaus sind die beiden Wasserstoffatome an jeder Sauerstoffbindung an die Sauerstoffmoleküle in benachbarten Wassermolekülen gebunden.Diese intermolekulare Bindung ist für den relativ hohen Siedepunkt des Wassers verantwortlich.Wasser hat einen extrem hohen Siedepunkt relativ zu Materialien, die aus Molekülen ähnlicher Größe bestehen.Wenn diese Bindungen nicht existieren, würde Wasser bei einer Temperatur kochen, die dem Kohlendioxid ähnelt (das bei -78 ° C oder -108,4 ° F kocht) und das Leben, wie wir wissen, unmöglich wäre.

Eine Wasserstoffbindung besteht aus einer WasserstoffbindungAkzeptor, das Zielatom und ein Wasserstoffbrückenbindungsspender, das Wasserstoffatom selbst.Manchmal kann in Molekülen wie Chloroform (CHCl ₃ ) Kohlenstoff in die Wasserstoffbrückenbindung einbeziehen, insbesondere wenn sie von elektronegativen Atomen wie Chlor umgeben sind.Eine Wasserstoffbindung ist ungewöhnlich und wird häufig als elektrostatische Dipol-Dipol-Wechselwirkung (eine schwache intermolekulare Wechselwirkung) bezeichnet, die sie mit transienten Bindungen einbringt, die durch momentane Quantenschwankungen der elektrischen Ladung verursacht werden, aber auch viele Eigenschaften der viel stärkeren kovalenten Bindungen,,,wo sich Elektronenwolken tatsächlich direkt überlappen.Diese Merkmale umfassen Direktionalität, Stärke, die Produktion interatomischer Abstände, die kürzer als die typischen Wechselwirkungen zwischen Van der Waals und eine begrenzte Anzahl von Interaktionspartnern, die diagnostisch von stärkeren Bindungen sind.

Die Länge der Wasserstoffbindungen variiert in Abhängigkeit von der Bindungsstärke,Temperatur und Druck.Die Bindungsstärke hängt auch von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich Temperatur, Bindungswinkel, Druck und Umgebung.In Wasser beträgt die typische Länge einer Wasserstoffbindung 1,97 Å (197 PM).