Waterstofbruggen. Bindingen door waterstofbruggen

Zoals uitgelegd in de tekst "Soorten intermoleculaire krachten", worden de moleculen van stoffen in de drie fysieke toestanden (vast, vloeibaar en gas) aangetrokken door een van de intermoleculaire krachten.

De drie bekende intermoleculaire krachten zijn: geïnduceerde dipool - geïnduceerde dipool, permanente dipool - permanente dipool en waterstofbinding. Onder hen is de waterstofbrug de sterkste. Sommige auteurs noemden deze intermoleculaire kracht waterstofbruggen; de juiste term die door IUPAC wordt geaccepteerd, is echter "waterstofbinding".

Dit type interactie vindt plaats wanneer het molecuul waterstof heeft gebonden aan fluor, stikstof of zuurstof, die sterk elektronegatieve atomen zijn.

De waterstofbinding is een extreem voorbeeld van de permanente dipool-permanente dipoolbinding. Want de waterstof van een molecuul vormt een positieve pool, die bindt aan een van die fluor-, zuurstof- of stikstofatomen van een ander molecuul, die hun negatieve pool vormen.

Normaal treden intermoleculaire bindingen op met stoffen in vloeibare en vaste toestand. Omdat het een zeer intense aantrekkingskracht is, kost het ook veel energie om het te breken.

Een stof die deze intermoleculaire kracht heeft, is water zelf. Merk op hoe dit gebeurt in de onderstaande afbeelding:

Merk op dat elk watermolecuul ruimtelijk wordt omringd door vier andere watermoleculen, met de bindingen waterstof ontstaat door de binding tussen de waterstof van het ene molecuul (positieve pool) met de zuurstof van een ander (pool) negatief).

Waterstofbindingen verklaren verschillende verschijnselen in de natuur, zie de volgende voorbeelden:

• Het feit dat ijs op water drijft: IJs heeft een lagere dichtheid dan water en drijft er dus op. Dit komt omdat terwijl in vloeibare toestand de waterstofbruggen die optreden tussen watermoleculen in een ongeorganiseerde vorm zijn gerangschikt, de waterstofbruggen in de ijsmoleculen zijn meer uit elkaar geplaatst en georganiseerd en vormen een stijve zeshoekige structuur, waardoor de moleculen een veel grotere ruimte innemen dan wanneer ze in de staat zouden zijn. vloeistof.

Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)

Dit is zelfs de reden waarom als we water in het volledige volume van een fles doen en het later in een koeler doen, het volume zal uitzetten en de fles zal barsten.

Er zal dus hetzelfde aantal moleculen per volume-eenheid zijn, waardoor de dichtheid afneemt, volgens de dichtheidsformule: d = m/v. Er zullen lege ruimtes zijn tussen de gevormde zeshoeken, waardoor de dichtheid van deze substantie afneemt.

• Zure ionisatie: Hoewel waterstofbruggen ongeveer tien keer zwakker zijn dan covalente bindingen; onder bepaalde omstandigheden slagen ze erin de covalente bindingen te verbreken. In het onderstaande geval wordt bijvoorbeeld zoutzuur opgelost in water. De zuurstof in het water trekt de waterstof gebonden aan het chloor van het zuur meer aan dan het chloor zelf, waardoor hydroniumionen (H₃O⁺) en chloride (Cl^-). Dit fenomeen wordt ionisatie genoemd:

• Oppervlaktespanning van water: de moleculen op het oppervlak van de vloeistof worden alleen aangetrokken door waterstofbruggen met de moleculen ernaast en eronder, omdat er geen moleculen boven zijn. De moleculen die zich onder het oppervlak bevinden, voeren daarentegen dit type binding uit met moleculen in totaal richtingen, het resultaat is de vorming van een soort film of dunne laag op het oppervlak van het water, die houdt in.

Dit verklaart het feit dat er insecten op kunnen blijven zitten en ook het fenomeen van de bolvorm van waterdruppels.

Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde

Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Waterstofbruggen"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/ligacoes-hidrogenio.htm. Betreden op 27 juni 2021.