الارتباط حسب خصائص جسر الهيدروجين ، الارتباط في الماء والحمض النووي



ال وصلة جسر الهيدروجين هو عامل جذب إلكتروستاتي بين مجموعتين قطبيتين يحدث عندما تقوم ذرة هيدروجين (H) متصلة بذرة ذات إلكترون عالي للغاية بجاذبية على الحقل الإلكتروستاتيكي لذرة أخرى قريبة الشحنة إلكترونيًا.

في الفيزياء والكيمياء ، هناك قوى تولد التفاعل بين جزيئين أو أكثر ، بما في ذلك قوى الجذب أو التنافر ، والتي يمكن أن تعمل بين هذه الجزيئات وغيرها من الجزيئات القريبة (مثل الذرات والأيونات). وتسمى هذه القوى قوى الجزيئات.

القوى بين الأقطاب أضعف في الطبيعة من تلك التي تربط أجزاء من الجزيء من الداخل إلى الخارج (القوى داخل الجزيئات).

هناك أربعة أنواع من قوى الجزيئات الجذابة: قوى ثنائي الأيونات ، قوى ثنائي القطب ، قوى فان دير فالز ورابطات الهيدروجين..

مؤشر

  • 1 خصائص وصلة جسر الهيدروجين 
    • 1.1 لماذا يحدث الاتحاد?
  • طول الرابط 2
    • 2.1 قوة الارتباط
    • 2.2 درجة الحرارة
    • 2.3 الضغط
  • 3 ربط بواسطة جسر الهيدروجين في الماء
  • خطوة 4 ربط جسر الهيدروجين في الحمض النووي والجزيئات الأخرى
  • 5 المراجع

خصائص وصلة جسر الهيدروجين 

الرابطة بين جسر الهيدروجين هي ما بين ذرة "مانحة" (الكهربية التي تحتوي على هيدروجين) و "مستقبل" (الكهربية بدون هيدروجين).

عادة ما يولد طاقة تتراوح بين 1 إلى 40 كيلو كالوري / مول ، مما يجعل هذا الجذب أقوى بكثير من الذي حدث في تفاعل فان دير فال ، ولكن أضعف من الروابط التساهمية والأيونية..

يحدث هذا عادةً بين جزيئات ذرات مثل النيتروجين (N) أو الأكسجين (O) أو الفلور (F) ، على الرغم من أنه يتم ملاحظته أيضًا مع ذرات الكربون (C) عندما يتم ربطها بذرات عالية الكهربية ، كما في حالة الكلوروفورم ( CHCl3).

لماذا يحدث الاتحاد?

يحدث هذا الاتحاد لأن الهيدروجين (ذرة صغيرة ذات شحنة محايدة عادةً) يعلق على ذرة عالية الكهربية ، يكتسب شحنة موجبة جزئيًا ، مما يجعله يبدأ في جذب ذرات أخرى كهربيًا نحو نفسه..

من هذا ينشأ اتحاد ، على الرغم من أنه لا يمكن تصنيفها على أنها تساهمية تمامًا ، إلا أنه يربط الهيدروجين والذرة الكهربية له بهذه الذرة الأخرى.

لوحظت الأدلة الأولى على وجود هذه الروابط من خلال دراسة تقيس نقاط الغليان. وقد لوحظ أنه لم يتم زيادة كل هذه العناصر وفقًا للوزن الجزيئي ، كما هو متوقع ، ولكن كان هناك بعض المركبات التي تتطلب درجة حرارة عالية حتى تغلي أكثر من المتوقع.

من هنا ، بدأنا نلاحظ وجود روابط الهيدروجين في جزيئات الكهربية.

طول الرابط

من أهم خصائص القياس في رابطة الهيدروجين طوله (الأطول والأقل قوة) ، والذي يتم قياسه في الأنجستروم (Å).

بدوره ، يعتمد هذا الطول على قوة الرابطة ودرجة الحرارة والضغط. فيما يلي وصف كيف تؤثر هذه العوامل على قوة رابطة الهيدروجين..

قوة الارتباط

تعتمد قوة الرابطة في حد ذاتها على الضغط ودرجة الحرارة وزاوية الرابطة والبيئة (والتي تتميز بعازل عازل محلي).

على سبيل المثال ، بالنسبة لجزيئات الهندسة الخطية ، يكون الاتحاد أضعف لأن الهيدروجين أبعد ما يكون عن ذرة واحدة عن الأخرى ، ولكن في زوايا مغلقة أكثر تنمو هذه القوة.

درجة الحرارة

لقد تم دراسة أن روابط الهيدروجين عرضة للتكوين في درجات حرارة منخفضة ، لأن انخفاض الكثافة وزيادة الحركة الجزيئية في درجات الحرارة المرتفعة يسبب صعوبات في تكوين روابط الهيدروجين.

يمكنك كسر الروابط بشكل مؤقت و / أو دائم مع زيادة درجة الحرارة ، ولكن من المهم ملاحظة أن الروابط تجعل المركبات أيضًا تتمتع بمقاومة أكبر للغليان ، كما هو الحال في الماء.

الضغط

كلما زاد الضغط ، زادت قوة رابطة الهيدروجين. يحدث هذا لأنه في ضغوط أعلى ، ستصبح ذرات الجزيء (كما في الجليد على سبيل المثال) أكثر إحكاما مما سيساعد على تقليل المسافة بين مكونات الرابط لتكون أقل.

في الواقع ، تكون هذه القيمة خطية تقريبًا عند الدراسة بحثًا عن الجليد على رسم بياني حيث يتم تقدير طول الارتباط الموجود مع الضغط..

ربط بواسطة جسر الهيدروجين في الماء

جزيء الماء (H2يعتبر O) حالة مثالية للارتباط بالهيدروجين: كل جزيء يمكن أن يشكل أربع روابط هيدروجينية محتملة مع جزيئات الماء القريبة.

يوجد في كل جزيء الكمية المثالية من أزواج الإلكترون والهيدروجين المشحونة بشكل إيجابي ، مما يجعل من الممكن أن يشارك الجميع في تكوين روابط الهيدروجين.

هذا هو السبب في أن الماء لديه نقطة غليان أعلى من الجزيئات الأخرى مثل الأمونيا (NH على سبيل المثال)3) وفلوريد الهيدروجين (HF).

في الحالة الأولى ، تحتوي ذرة النيتروجين فقط على زوج من الإلكترونات الحرة ، وهذا يعني أنه في مجموعة من جزيئات الأمونيا لا توجد أزواج حرة كافية لتلبية احتياجات جميع الهيدروجين.

يقال أنه لكل جزيء من الأمونيا ، تتشكل رابطة واحدة بواسطة رابطة الهيدروجين وأن ذرات H الأخرى "تضيع".

في حالة الفلوريد ، يوجد عجز في الهيدروجين و "أزواج" الإلكترونات تُهدر. مرة أخرى ، هناك كمية كافية من الهيدروجين وأزواج الإلكترون في الماء ، لذلك هذا النظام يربط تماما.

ربط بواسطة جسر الهيدروجين في الحمض النووي والجزيئات الأخرى

في البروتينات وروابط هيدروجين الحمض النووي يمكن أيضًا ملاحظة: في حالة الحمض النووي ، يكون شكل الحلزون المزدوج بسبب الروابط الهيدروجينية بين أزواج القاعدة (الكتل التي تشكل اللولب) ، والتي تسمح يتم تكرار هذه الجزيئات وهناك حياة كما نعرفها.

في حالة البروتينات ، تشكل الهيدروجين روابط بين الأكسجين والهيدروجين أميد ؛ اعتمادًا على الموضع الذي يحدث فيه ، سيتم تشكيل هياكل بروتين مختلفة ناتجة.

توجد روابط الهيدروجين أيضًا في البوليمرات الطبيعية والاصطناعية وفي الجزيئات العضوية التي تحتوي على النيتروجين ، ولا تزال جزيئات أخرى بهذا النوع من الاتحاد تدرس في عالم الكيمياء..

مراجع

  1. رابطة الهيدروجين. (بدون تاريخ). ويكيبيديا. تم الاسترجاع من en.wikipedia.org
  2. Desiraju، G. R. (2005). المعهد الهندي للعلوم ، بنغالور. تم الاسترجاع من ipc.iisc.ernet.in
  3. Mishchuk، N. A.، & Goncharuk، V. V. (2017). على طبيعة الخصائص الفيزيائية للمياه. خيميا طكنولوجيا فودي.
  4. كيمياء ، دبليو. ما هي الكيمياء تم الاسترجاع من whatischemistry.unina.it
  5. Chemguide. (بدون تاريخ). ChemGuide. تم الاسترجاع من chemguide.co.uk