Importana legturilor de hidrogen

Importana legturilor de hidrogen

Hidrogenul este elementul chimic n tabelul periodic al elementelor cu simbolul H i numrul atomic 1. Este un gaz uor inflamabil, incolor, insipid, inodor, iar n natur se ntlnete mai ales sub form de molecul diatomic, H2. Avnd masa atomic relativ egal cu 1,00794, hidrogenul este cel mai uor element chimic. Etimologic, cuvntul hidrogen este o combinaie a dou cuvinte greceti, avnd semnificaia de a face ap.

Chiar dac H2 nu este foarte reactiv n condiii obinuite, el formeaz compui cu majoritatea elementelor. Foarte important i mult mai slab dect legturile covalent i ionic este legtura de hidrogen. Atunci cnd un atom de hidrogen vine n contact cu un atom de mici dimensiuni, puternic electronegativ, precum fluorul, oxigenul ori azotul - molecula rezultat are electronii att de apropiai de atomul mai mare, nct nucleul de hidrogen - unicul proton al acestuia - este practic izolat ntr-un capt al moleculei.

Astfel c acesta va forma legturi cu partea negativ a oricrei alte molecule legat printr-o legtur covalent polar. Acest tip de legtur se numete legtur de hidrogen.

Legtura de hidrogen se formeaz datorit particularitilor pe care le prezint protonul:

- este complet lipsit de nveli electronic;

- are raza cea mai mic, ceea ce permite ptrunderea lui n nveliul electronic al atomilor;

- are sarcina specific cea mai mare;

- puterea sa polarizant este maxim.

Legtura de hidrogen este o form de atracie intermolecular relativ puternic ce se manifest datorit unor fore de natur electrostatic. Aceast legtur este prezent n combinaii care conin n molecul atomi de hidrogen, legai covalent de atomi puternic electronegativi. n aceste condiii, norul de electroni este atras mai puternic de elementul electronegativ. Hidrogenul, ncrcat parial pozitiv, exercit atracie asupra unei perechi de electroni neparticipani de la un element electronegativ vecin, ceea ce confer legturii un caracter parial ionic.

Examinarea numrului mare de compui cu legturi de hidrogen duce la concluzia c acestea se pot grupa n:

- legturi de hidrogen tari, n care protonul, legat tricentric, se gsete la aceeai distan fa de atomii pe care i leag;

- legturi de hidrogen slabe, care au protonul aezat asimetric fa de atomii pe care i leag, asigurnd o distan ntre acetia mai mare dect a unei covalene normale.

Diferena de trie ntre aceste tipuri de legturi este un detaliu fundamental, care permite moleculei de ADN s se autoreplice. Legturile care menin laolalt cele dou pri ale spiralei duble de ADN (A-urile cu T-urile, respectiv C-urile cu G-urile) sunt legturi de hidrogen i sunt foarte slabe prin comparaie cu legturile care unesc "literele" de "magistrala principal", dar i fa de legturile care menin spirala ntr-o bucat. Acest lucru permite celor dou pri ale moleculei de ADN s se desprind foarte uor una de alta, o jumtate putnd juca ulterior rolul de ablon n procesul de replicare.

Dup modul de realizare, legtura de hidrogen poate fi intermolecular i intramolecular.

Legtura de hidrogen intermolecular se realizeaz ntre molecule, conducnd la formarea de asociaii moleculare anorganice (acid fosforic, acid boric, hidroxid de aluminiu etc) i organice (alcool metilic, acid oxalic etc). Importan biologic prezint legturile de hidrogen care se realizeaz ntre grupe hidroxil i ap, ntre grupe carboxil i ap, ntre dou lanuri peptidice sau ntre dou perechi de baze complementare din structura ADN-ului.

Legtura de hidrogen intramolecular poate exista n interiorul diferitelor pri ale unei molecule. Acest tip de legtur conduce la formarea heterociclurilor, n cazul substanelor care conin n molecul hidrogen i un element ce poate genera legturi de hidrogen, aflat n poziii care s permit interaciunea.

Legtura de hidrogen are un rol important n determinarea configuraiei spaiale adoptate de proteine i acizi nucleici. n cazul acestor macromolecule legturile care se realizeaz ntre anumite poriuni ale aceleiai macromolecule determin o anumit configuraie, care este responsabil pentru rolul fiziologic sau biochimic al macromoleculelor respective. Prezena legturilor de hidrogen completeaz explicaiile legate de uurina cu care se transform proteinele i acizii nucleici.

Hidrogenul tine moleculele de apa "legate", prevenind moleculele sa se separe sau sa se evapore la o temperatura joasa. Fara aceste legaturi, apa ar fierbe pe la -80 de grade Celsius, in loc de 100 de grade.