Liaison par caractéristiques du pont hydrogène, lien dans l'eau et dans l'ADN

Le lien pont hydrogène est une attraction électrostatique entre deux groupes polaires qui se produit lorsqu'un atome d'hydrogène (H) attaché à un atome fortement électronégatif exerce une attraction sur le champ électrostatique d'un autre atome voisin chargé électroniquement.

En physique et en chimie, il y a des forces qui génèrent une interaction entre deux molécules ou plus, y compris des forces d'attraction ou de répulsion, qui peuvent agir entre celles-ci et d'autres particules voisines (comme les atomes et les ions). Ces forces sont appelées forces intermoléculaires.

Les forces intermolaires sont de nature plus faible que celles qui relient les parties d'une molécule de l'intérieur (les forces intramoléculaires).

Il existe quatre types de forces intermoléculaires attractives: forces ion-dipolaires, forces dipolaires-dipolaires, forces de van der Waals et liaisons hydrogène.

Index

• 1 Caractéristiques du lien du pont hydrogène
  • 1.1 Pourquoi l'union se produit-elle?
• 2 longueur de lien
  • 2.1 Force de liaison
  • 2.2 température
  • 2.3 Pression
• 3 Lien par pont hydrogène dans l'eau
• 4 Lien par pont hydrogène dans l'ADN et d'autres molécules
• 5 références

Caractéristiques du lien du pont hydrogène

Le lien par pont hydrogène se situe entre un atome "donneur" (l'électronégatif contenant de l'hydrogène) et un "récepteur" (l'électronégatif sans hydrogène).

Généralement, il génère une énergie comprise entre 1 et 40 Kcal / mol, ce qui rend cette attraction beaucoup plus forte que celle de l'interaction de van der Waals, mais plus faible que les liaisons covalentes et ioniques.

Il se produit généralement entre des molécules avec des atomes tels que l'azote (N), l'oxygène (O) ou le fluor (F), mais il est également observé avec les atomes de carbone (C) lorsqu'ils sont liés à des atomes hautement électronégatifs, comme dans le cas du chloroforme ( CHCl₃).

Pourquoi l'union se produit-elle?

Cette union se produit parce que, étant attaché à un atome fortement électronégatif, l'hydrogène (un petit atome avec une charge typiquement neutre) acquiert une charge partiellement positive, l'amenant à attirer d'autres atomes électronégatifs vers lui-même.

De là naît une union qui, bien que ne pouvant pas être qualifiée de totalement covalente, lie l'hydrogène et son atome électronégatif à cet autre atome.

Les premières preuves de l'existence de ces liaisons ont été observées par une étude mesurant les points d'ébullition. Il a été noté que tous ne se sont pas accrus en fonction du poids moléculaire, comme prévu, mais que certains composés nécessitaient une température d'ébullition plus élevée que prévu.

À partir de là, nous avons commencé à observer l'existence de liaisons hydrogène dans les molécules électronégatives.

Longueur du lien

La caractéristique la plus importante à mesurer dans une liaison hydrogène est sa longueur (la plus longue, la moins forte), mesurée en angström (Å).

À son tour, cette longueur dépend de la force de liaison, de la température et de la pression. Ce qui suit décrit comment ces facteurs influencent la résistance d'une liaison hydrogène.

Force de liaison

La force de liaison dépend en soi de la pression, de la température, de l’angle de liaison et de l’environnement (caractérisé par une constante diélectrique locale).

Par exemple, pour les molécules de géométrie linéaire, l'union est plus faible car l'hydrogène est plus éloigné d'un atome qu'un autre, mais à des angles plus fermés, cette force augmente.

La température

Il a été étudié que les liaisons hydrogène ont tendance à se former à des températures plus basses, car la diminution de la densité et l'augmentation du mouvement moléculaire à des températures plus élevées entraînent des difficultés dans la formation des liaisons hydrogène.

Les liens peuvent être rompus temporairement et / ou de manière permanente avec l'augmentation de la température, mais il est important de noter que les liaisons rendent également les composés plus résistants à l'ébullition, comme c'est le cas de l'eau.

Pression

Plus la pression est élevée, plus la liaison hydrogène est forte. Cela se produit car, à des pressions plus élevées, les atomes de la molécule (par exemple dans la glace) seront plus compacts, ce qui aidera à réduire la distance entre les composants du lien.

En fait, cette valeur est presque linéaire lors de l’étude de la glace dans un graphique où la longueur de la liaison trouvée avec la pression est appréciée.

Lien par pont hydrogène dans l'eau

La molécule d'eau (H₂O) est considéré comme un cas parfait de liaison hydrogène: chaque molécule peut former quatre liaisons hydrogène potentielles avec des molécules d'eau proches.

Il y a dans chaque molécule la quantité parfaite d'hydrogènes chargés positivement et de paires d'électrons non liés, ce qui permet à tous d'être impliqués dans la formation de liaisons hydrogène.

C’est pourquoi l’eau a un point d’ébullition plus élevé que d’autres molécules telles que l’ammoniac (NH₃) et du fluorure d'hydrogène (HF).

Dans le premier cas, l'atome d'azote n'a qu'une paire d'électrons libres, ce qui signifie que dans un groupe de molécules d'ammoniac, il n'y a pas assez de paires libres pour satisfaire les besoins de tous les hydrogènes.

On dit que pour chaque molécule d'ammoniac, une liaison simple est formée par un pont hydrogène et que les autres atomes H sont "gaspillés".

Dans le cas du fluorure, il y a plutôt un déficit en hydrogène et les "paires" d'électrons sont "gaspillées". Encore une fois, il y a une quantité adéquate d'hydrogènes et de paires d'électrons dans l'eau, donc ce système se lie parfaitement.

Lien par pont hydrogène dans l'ADN et d'autres molécules

Dans les protéines et l'ADN, des liaisons hydrogène peuvent également être observées: dans le cas de l'ADN, la forme en double hélice est due aux liaisons hydrogène entre ses paires de bases (les blocs qui constituent l'hélice), ce qui permet ces molécules sont répliquées et il y a la vie telle que nous la connaissons.

Dans le cas des protéines, les hydrogènes forment des liaisons entre les oxygènes et les hydrogènes amides; selon la position où il se produit, différentes structures protéiques résultantes seront formées.

Les liaisons hydrogène sont également présentes dans les polymères naturels et synthétiques et dans les molécules organiques contenant de l'azote, et d'autres molécules de ce type sont encore étudiées dans le monde de la chimie.

Références

1. Liaison hydrogène. (s.f.) Wikipedia. Récupéré de en.wikipedia.org
2. Desiraju, G. R. (2005). Institut indien des sciences, Bangalore. Récupéré de ipc.iisc.ernet.in
3. Mishchuk, N. A. et Goncharuk, V. V. (2017). Sur la nature des propriétés physiques de l'eau. Khimiya i Tekhnologiya Vody.
4. Chimie, W. I. (s.f.). Qu'est-ce que la chimie Récupéré de whatischemistry.unina.it
5. Chemguide. (s.f.) ChemGuide. Récupéré de chemguide.co.uk