Hydro là gì? Tìm hiểu về liên kết Hydro trong tự nhiên

Định nghĩa hydro

Hydrogen là tên cho nguyên tố với số nguyên tử 1 và được thể hiện bằng ký hiệu H. Nó là một thành viên của nhóm phi kim.

Hầu hết mọi người đều cảm thấy OK với ý tưởng về liên kết ion và cộng hóa trị, nhưng không chắc chắn về liên kết hydro là gì, chúng hình thành như thế nào và tại sao chúng lại quan trọng.

Định nghĩa liên kết hydro

Một liên kết hydro là một loại tương tác hấp dẫn (lưỡng cực – lưỡng cực) giữa một nguyên tử âm điện và một nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử âm điện khác. Liên kết này luôn liên quan đến một nguyên tử hydro. Liên kết hydro có thể xảy ra giữa các phân tử hoặc trong các bộ phận của một phân tử.

Một liên kết hydro có xu hướng mạnh hơn lực van der Waals , nhưng yếu hơn liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion . Đó là khoảng 1/20 (5%) sức mạnh của liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa OH. Tuy nhiên, ngay cả liên kết yếu này cũng đủ mạnh để chịu được dao động nhiệt độ nhẹ.

Nhưng các nguyên tử đã được liên kết

Làm thế nào hydro có thể bị thu hút bởi một nguyên tử khác khi nó đã được liên kết? Trong một liên kết cực , một bên của liên kết vẫn tạo ra một điện tích dương nhẹ, trong khi bên còn lại có điện tích âm nhẹ. Hình thành một liên kết không vô hiệu hóa bản chất điện của các nguyên tử tham gia.

Ví dụ về liên kết hydro

Liên kết hydro được tìm thấy trong axit nucleic giữa các cặp bazơ và giữa các phân tử nước. Loại liên kết này cũng hình thành giữa các nguyên tử hydro và carbon của các phân tử chloroform khác nhau, giữa các nguyên tử hydro và nitơ của các phân tử amoniac lân cận, giữa các tiểu đơn vị lặp lại trong nylon polymer và giữa hydro và oxy trong acetylacetone. Nhiều phân tử hữu cơ có liên kết hydro. Liên kết hydro:

  • Giúp liên kết các yếu tố phiên mã với DNA
  • Hỗ trợ liên kết kháng nguyên-kháng thể
  • Tổ chức các polypeptide thành các cấu trúc thứ cấp, chẳng hạn như chuỗi xoắn alpha và tấm beta
  • Giữ hai chuỗi DNA lại với nhau
  • Các nguyên tố phiên mã ràng buộc với nhau
  • Liên kết hydro trong nước

Mặc dù các liên kết hydro hình thành giữa hydro và bất kỳ nguyên tử có độ âm điện nào khác, các liên kết trong nước là phổ biến nhất (và một số sẽ tranh luận, quan trọng nhất). Liên kết hydro hình thành giữa các phân tử nước lân cận khi hydro của một nguyên tử nằm giữa các nguyên tử oxy của phân tử của chính nó và của các phân tử lân cận. Điều này xảy ra bởi vì nguyên tử hydro bị thu hút bởi cả oxy của chính nó và các nguyên tử oxy khác đến gần đủ. Hạt nhân oxy có 8 điện tích “cộng”, vì vậy nó thu hút các electron tốt hơn hạt nhân hydro, với điện tích dương duy nhất. Vì vậy, các phân tử oxy lân cận có khả năng thu hút các nguyên tử hydro từ các phân tử khác, tạo thành cơ sở hình thành liên kết hydro.

Tổng số liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử nước là 4. Mỗi phân tử nước có thể tạo thành 2 liên kết hydro giữa oxy và hai nguyên tử hydro trong phân tử. Một liên kết bổ sung có thể được hình thành giữa mỗi nguyên tử hydro và các nguyên tử oxy gần đó.

Một hậu quả của liên kết hydro là các liên kết hydro có xu hướng sắp xếp trong một khối tứ diện xung quanh mỗi phân tử nước, dẫn đến cấu trúc tinh thể nổi tiếng của những bông tuyết. Trong nước lỏng, khoảng cách giữa các phân tử liền kề lớn hơn và năng lượng của các phân tử đủ cao để các liên kết hydro thường bị kéo căng và vỡ. Tuy nhiên, ngay cả các phân tử nước lỏng trung bình sắp xếp một tứ diện. Do liên kết hydro, cấu trúc của nước lỏng trở nên có trật tự ở nhiệt độ thấp hơn, vượt xa các chất lỏng khác. Liên kết hydro giữ các phân tử nước gần hơn khoảng 15% so với khi liên kết không có mặt. Các liên kết là lý do chính nước hiển thị các tính chất hóa học thú vị và bất thường.

  • Liên kết hydro làm giảm sự thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt gần các vùng nước lớn.
  • Liên kết hydro cho phép động vật tự làm mát bằng cách sử dụng mồ hôi vì một lượng nhiệt lớn như vậy là cần thiết để phá vỡ liên kết hydro giữa các phân tử nước.
  • Liên kết hydro giữ nước ở trạng thái lỏng trong một phạm vi nhiệt độ rộng hơn so với bất kỳ phân tử có kích thước tương đương khác.
  • Liên kết cung cấp cho nước một nhiệt hóa hơi đặc biệt cao, có nghĩa là năng lượng nhiệt đáng kể là cần thiết để thay đổi nước lỏng thành hơi nước.
  • Liên kết hydro trong nước nặng thậm chí còn mạnh hơn so với liên kết trong nước thông thường được tạo ra bằng hydro (protium) thông thường. Liên kết hydro trong nước triti vẫn mạnh hơn.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker