Link by Hydrogen Bridge: características, link na água e no DNA
A ponte de hidrogênio é uma atração eletrostática entre dois grupos polares que ocorre quando um átomo de hidrogênio (H) ligado a um átomo altamente eletronegativo exerce atração no campo eletrostático de outro átomo próximo carregado eletronegativamente.
Em física e química, há forças que geram interação entre duas ou mais moléculas, incluindo forças de atração ou repulsão, que podem atuar entre essas e outras partículas próximas (como átomos e íons). Essas forças são chamadas de forças intermoleculares.
As forças intermolares são mais fracas por natureza do que aquelas que unem as partes de uma molécula de dentro para fora (as forças intramoleculares).
Existem quatro tipos de forças intermoleculares atraentes: forças íon-dipolo, forças dipolo-dipolo, forças de van der Waals e pontes de hidrogênio.
Características do elo da ponte de hidrogênio
A ligação por ponte de hidrogênio é entre um átomo "doador" (o eletronegativo que tem hidrogênio) e um "receptor" (o eletronegativo sem hidrogênio).
Geralmente gera uma energia entre 1 e 40 Kcal / mol, tornando essa atração consideravelmente mais forte do que a que ocorreu na interação de van der Waals, mas mais fraca que as ligações covalentes e iônicas.
Geralmente ocorre entre moléculas com átomos como nitrogênio (N), oxigênio (O) ou flúor (F), embora também seja observado com átomos de carbono (C) quando estes estão ligados a átomos altamente eletronegativos, como no caso do clorofórmio ( CHCl 3 ).
Por que o sindicato acontece?
Essa união ocorre porque, estando ligado a um átomo altamente eletronegativo, o hidrogênio (um átomo pequeno com uma carga tipicamente neutra) adquire uma carga parcialmente positiva, fazendo com que ela comece a atrair outros átomos eletronegativos para si.
Daí surge uma união que, embora não possa ser classificada como totalmente covalente, liga o hidrogênio e seu átomo eletronegativo a esse outro átomo.
As primeiras evidências da existência desses vínculos foram observadas por um estudo que mediu os pontos de ebulição. Notou-se que nem todos aumentaram de acordo com o peso molecular, como esperado, mas que havia certos compostos que necessitavam de uma temperatura mais alta para ferver do que o previsto.
A partir daqui, começamos a observar a existência de ligações de hidrogênio em moléculas eletronegativas.
Comprimento do link
A característica mais importante para medir em uma ligação de hidrogênio é seu comprimento (o mais longo, menos forte), que é medido em angstrom (Å).
Por sua vez, esse comprimento depende da força de adesão, temperatura e pressão. A seguir descreve como esses fatores influenciam a força de uma ligação de hidrogênio.
Força da ligação
A força de adesão depende em si mesma da pressão, temperatura, ângulo de ligação e ambiente (que é caracterizado por uma constante dielétrica local).
Por exemplo, para moléculas de geometria linear, a união é mais fraca porque o hidrogênio está mais longe de um átomo do que de outro, mas em ângulos mais fechados essa força cresce.
Temperatura
Tem sido estudado que as ligações de hidrogênio são propensas a se formar em temperaturas mais baixas, uma vez que a diminuição da densidade e o aumento do movimento molecular em temperaturas mais elevadas causam dificuldades na formação de pontes de hidrogênio.
As ligações podem ser quebradas temporariamente e / ou permanentemente com o aumento da temperatura, mas é importante notar que as ligações também fazem com que os compostos tenham maior resistência à ebulição, como é o caso da água.
Pressão
Quanto maior a pressão, maior a força da ligação de hidrogênio. Isso acontece porque, em pressões mais altas, os átomos da molécula (como, por exemplo, no gelo) serão mais compactos e isso ajudará a distância entre os componentes do link a ser menor.
De fato, este valor é quase linear quando se estuda para gelo em um gráfico onde o comprimento do link encontrado com a pressão é apreciado.
Link pela ponte de hidrogênio na água
A molécula de água (H 2 O) é considerada um caso perfeito de ligações de hidrogênio: cada molécula pode formar quatro ligações de hidrogênio potenciais com moléculas de água próximas.
Há em cada molécula a quantidade perfeita de hidrogênios carregados positivamente e pares de elétrons não ligados, possibilitando que todos estejam envolvidos na formação de ligações de hidrogênio.
É por isso que a água tem um ponto de ebulição mais alto do que outras moléculas como, por exemplo, amônia (NH 3 ) e fluoreto de hidrogênio (HF).
No caso do primeiro, o átomo de nitrogênio tem apenas um par de elétrons livres, e isso significa que em um grupo de moléculas de amônia não há pares livres suficientes para satisfazer as necessidades de todos os hidrogênios.
Diz-se que, para cada molécula de amônia, uma única ligação é formada por uma ponte de hidrogênio e que os outros átomos de H são "desperdiçados".
No caso do flúor, há um déficit de hidrogênios e "pares" de elétrons são "desperdiçados". Mais uma vez, há uma quantidade adequada de hidrogênios e pares de elétrons na água, então este sistema se une perfeitamente.
Link por ponte de hidrogênio no DNA e outras moléculas
Em proteínas e DNA, ligações de hidrogênio também podem ser observadas: no caso do DNA, a forma de dupla hélice é devido às ligações de hidrogênio entre seus pares de bases (os blocos que compõem a hélice), que permitem essas moléculas são replicadas e há vida como a conhecemos.
No caso das proteínas, os hidrogênios formam ligações entre os oxigênios e os hidrogênios da amida; dependendo da posição em que ocorre, diferentes estruturas de proteínas resultantes serão formadas.
As ligações de hidrogênio também estão presentes em polímeros naturais e sintéticos e em moléculas orgânicas que contêm nitrogênio, e outras moléculas com esse tipo de união ainda são estudadas no mundo da química.
