Mikä on vetysidos?

Vetysidos on suhteellisen heikko sidos, jonka vetyatomit muodostavat elektronegatiivisten atomien kanssa typen, hapen tai fluorin kanssa. Vetysidokset ovat heikompia kuin ioniset, kovalenttiset ja metallisidokset, mutta silti itsessään lievästi vahvat, ja niiden energia on tyypillisesti 5-30 kJ/mooli. Sitä vastoin heikkojen kovalenttisten sidosten energia on noin 155 kJ/mol. Vetysidos voi olla joko molekyylien välinen (molekyylien välinen) tai molekyylisisäinen (molekyylin eri osien välinen) sidos. Tämäntyyppinen sidos voi esiintyä sekä orgaanisissa molekyyleissä, kuten DNA: ssa, että epäorgaanisissa molekyyleissä, kuten vedessä. Vetysidos on osittain vastuussa proteiinien monimutkaisesta toissijaisesta ja tertiäärisestä rakenteesta.

Kaikkialla läsnä oleva ja yksinkertaisin esimerkki vedysidoksesta on vedessä, jossa jokainen vesimolekyyli on sitoutunut neljään viereiseen vesimolekyyliin vetysidoksen avulla. Kunkin vesimolekyylin happiatomissa on kaksi yksinäistä elektronia tarjottavana, jotka ovat välittömästi sitoutuneet muiden vesimolekyylien vetyatomeihin. Lisäksi kaksi vetyatomia, jotka on kiinnitetty jokaiseen happisidokseen viereisten vesimolekyylien happimolekyyleihin. Tämä molekyylien välinen sidos on vastuussa veden suhteellisen korkeasta kiehumispisteestä. Veden kiehumispiste on erittäin korkea verrattuna materiaaleihin, jotka koostuvat samankokoisista molekyyleistä. Jos näitä sidoksia ei olisi, vesi kiehuisi hiilidioksidin kaltaisessa lämpötilassa (joka kiehuu -78 ° C: ssa tai -108.4 ° F: ssa) ja eläisi sellaisena kuin tiedämme, että se olisi mahdotonta.

Vetysidos koostuu vetysidoksen vastaanottajasta, kohdeatomista ja vetysidoksen luovuttajasta, itse vetyatomista. Joskus molekyyleissä, kuten kloroformissa (CHCl3), hiili voi osallistua vetysidokseen, varsinkin kun sitä ympäröivät elektronegatiiviset atomit, kuten kloori. Vetysidos on epätavallinen ja sitä kutsutaan usein sähköstaattiseksi dipoli-dipoli-vuorovaikutukseksi (heikko molekyylien välinen vuorovaikutus), joka yhdistää sen ohimeneviin sidoksiin, jotka johtuvat hetkellisistä sähkövarauksen kvanttivaihteluista, mutta sillä on myös paljon vahvempien kovalenttisten sidosten ominaisuuksia, jossa elektronipilvet todella peittyvät suoraan. Näitä ominaisuuksia ovat suuntautuvuus, lujuus, tuotannon väliset etäisyydet, jotka ovat lyhyempiä kuin tyypilliset ohimenevässä van der Waals -vuorovaikutuksessa, ja rajallinen määrä vuorovaikutuskumppaneita, mikä on vahvempien sidosten diagnoosi.

Vetysidosten pituus vaihtelee sidoksen lujuuden, lämpötilan ja paineen mukaan. Sidoksen lujuus riippuu myös useista tekijöistä, mukaan lukien lämpötila, sidekulma, paine ja ympäristö. Vedessä tyypillinen vetysidoksen pituus on 1.97 Å (197 pm).