Formacion de los puentes de hidrogeno
Enlace de hidrógeno intramolecular
Los enlaces de hidrógeno son un tipo fuerte de interacción dipolo-dipolo. Como regla general, son más débiles que los enlaces covalentes e iónicos («intramoleculares»)», pero más fuertes que la mayoría de las interacciones dipolo-dipolo. Hay dos requisitos para el enlace de hidrógeno.
Los átomos altamente electronegativos, como el N, el O y el F, no pueden eliminar por completo el electrón de valencia del hidrógeno y formar un ion porque no hay electrones centrales en el hidrógeno. La eliminación del electrón 1s del hidrógeno produciría una partícula subatómica, el protón, cuyo pequeño tamaño da lugar a una alta densidad de carga que atraería al electrón. Por tanto, esto no ocurrirá. El resultado es que el hidrógeno forma enlaces covalentes polares cuando se une a un átomo electronegativo y no forma iones. Los átomos electronegativos tiran del electrón de valencia «desprotegiendo» el protón del hidrógeno, lo que da lugar a una gran carga δ+ en un área pequeña. Un átomo muy electronegativo tiene una gran carga δ- y si tiene un par de electrones solitarios, éstos son fuertemente atraídos por el «protón desprotegido» de otro hidrógeno y crean un enlace de hidrógeno. También hay que tener en cuenta que el pequeño tamaño del hidrógeno le permite acercarse mucho, lo que da lugar a una fuerte interacción de enlace.
¿Son fuertes los enlaces de hidrógeno?
Los sistemas de enlaces de hidrógeno de la celulosa y sus derivados son uno de los factores más importantes en relación con sus propiedades físicas y químicas, como la solubilidad, la cristalinidad, la formación de geles y la resistencia a la degradación enzimática. En este trabajo, se intentó aclarar la formación de enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares en la 3-mono-O-metilcelulosa (3MC) funcionalizada de forma regioselectiva. En primer lugar, se sintetizó la 3MC y se caracterizó su película fundida en comparación con la 2,3-di-O-metilcelulosa, la 6-mono-O-metilcelulosa y la 2,3,6-tri-O-metilcelulosa mediante difracción de rayos X de ángulo ancho (WAXD) y espectroscopia de RMN de polarización cruzada/ángulo mágico (13)C. En segundo lugar, se analizaron los enlaces de hidrógeno en la película de 3MC mediante espectroscopia FTIR en combinación con un método de ajuste de curvas. Tras la deconvolución, las dos bandas principales resultantes (Fig. 3) indicaron que en lugar de los enlaces de hidrógeno intramoleculares entre la posición OH-3 y O-5 puede existir otro enlace de hidrógeno intramolecular entre OH-2 y OH-6. La gran banda deconvolucionada a 3340cm(-1) se refería a fuertes enlaces de hidrógeno entre cadenas que implicaban a los grupos hidroxilo en C-6. La cristalinidad del 54% calculada a partir de la WAXD apoya también la dependencia de la cristalización normalmente observada en la celulosa de los grupos hidroxilo en C-6 para participar en el enlace de hidrógeno entre cadenas.
Aceptación de enlaces de hidrógeno
Imagen de AFM de moléculas de diimida naftalenotracarboxílica sobre silicio con terminación de plata, interactuando a través de enlaces de hidrógeno, tomada a 77 K.[1] («Los enlaces de hidrógeno» en la imagen superior están exagerados por artefactos de la técnica de imagen.[2][3][4])
En química, un enlace de hidrógeno (o enlace H) es una fuerza de atracción principalmente electrostática entre un átomo de hidrógeno (H) que está unido covalentemente a un átomo o grupo «donante» más electronegativo (Dn), y otro átomo electronegativo que tiene un par solitario de electrones, el aceptor del enlace de hidrógeno (Ac). Este sistema de interacción suele denominarse Dn-H—Ac, donde la línea continua indica un enlace covalente polar y la línea punteada indica el enlace de hidrógeno[5] Los átomos donantes y aceptores más frecuentes son los elementos de segunda fila: nitrógeno (N), oxígeno (O) y flúor (F).
Los enlaces de hidrógeno pueden ser intermoleculares (entre moléculas separadas) o intramoleculares (entre partes de la misma molécula)[6][7][8][9] La energía de un enlace de hidrógeno depende de la geometría, el entorno y la naturaleza de los átomos donantes y aceptores específicos, y puede variar entre 1 y 40 kcal/mol[10], lo que los hace algo más fuertes que una interacción de van der Waals y más débiles que los enlaces totalmente covalentes o iónicos. Este tipo de enlace puede darse en moléculas inorgánicas como el agua y en moléculas orgánicas como el ADN y las proteínas. Los enlaces de hidrógeno son los responsables de mantener unidos materiales como el papel y la lana de fieltro, y de hacer que hojas de papel separadas se peguen entre sí después de mojarse y secarse posteriormente.
Cómo identificar el enlace de hidrógeno
Un enlace de hidrógeno es una fuerza intermolecular (FMI) que forma un tipo especial de atracción dipolo-dipolo cuando un átomo de hidrógeno unido a un átomo fuertemente electronegativo se encuentra en las proximidades de otro átomo electronegativo con un par de electrones solitarios. Las fuerzas intermoleculares (FMI) se producen entre moléculas. Otros ejemplos son las interacciones dipolo-dipolo ordinarias y las fuerzas de dispersión. Los enlaces de hidrógeno suelen ser más fuertes que las fuerzas dipolares ordinarias y de dispersión, pero más débiles que los verdaderos enlaces covalentes e iónicos.
Muchos elementos forman compuestos con hidrógeno. Si se representan los puntos de ebullición de los compuestos de los elementos del grupo 14 con hidrógeno, se observa que los puntos de ebullición aumentan a medida que se desciende en el grupo.
El aumento del punto de ebullición se debe a que las moléculas son cada vez más grandes y tienen más electrones, por lo que las fuerzas de dispersión de Van der Waals son mayores. Si se repite este ejercicio con los compuestos de los elementos de los grupos 15, 16 y 17 con hidrógeno, ocurre algo extraño.
