Liên kết hidro là gì? Các dạng liên kết hidro thường gặp

Ngày : 06/01/2021

Nước có 3 thể rắn lỏng khí với các khối lượng riêng và nhiệt độ sôi khác nhau. Chúng có tính chất trên bởi có liên kết hidro hay còn có tên khác là liên kết cộng hóa trị. Những chắc rất ít người hiểu được liên kết hidro là gì, liên kết hidro trong nước có công dụng gì. Hãy cùng DKSmart tìm hiểu chi tiết về phân tử này bài viết sau nhé.

Bài viết liên quan >>>>

Liên kết hidro là gì?

Liên kết hidro còn được viết tắt là H là lực hút tĩnh điện chủ yếu giữa H liên kết hóa trị cộng hóa trị với 1 nguyên tử khác. Ngoài ra còn liên kết với nhóm điện tích âm đặc biệt như oxi, N, F.

Liên kết H có một số tính năng của liên kết cộng hóa trị đó là có định hướng và mạnh. Tạo ra các khoảng cách tương tác ngắn và thường liên quan đến đối tượng tương tác. Các tính năng này phản ứng tốt hơn khi nguyên tố được liên kết có độ âm điện cao hơn.

Liên kết hidro là gì?

Liên kết hidro là gì?

Cấu tạo phân tử hidro trong nước

Cấu tạo của phân tử nước tạo nên liên kết trong nước giữa các phân tử là cơ sở cho nhiều tính chất. Cho đến nay có rất nhiều tính chất nước mà các nhà khoa học vẫn chưa nghiên cứu được. Nhiệt độ nóng chảy của nước và nhiệt độ sôi được dùng làm 2 điểm mốc cho độ bách phân C. Cụ thể nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi lần lượt là 0 độ C và 100 độ C. Nước đóng băng gọi là nước đá, nước đã hóa hơi là hơi nước, và nước có nhiệt độ sôi nhờ vào liên kết hidro trong nước

Dưới áp suất tiêu chuẩn nước có khối lượng riêng cao nhất ở 4 độ C là 1g/m3. Vì vậy nước tiếp tục co dãn khi nhiệt độ giảm dưới 4 độ. Điều này không thể quan sát bằng mắt thường. Có nghĩa là trên 4 độ C nước giống mọi chất khác nóng nở lạnh co. Nhưng ở dưới 4 độ C thì ngược lại lạnh nở nóng co. Bởi vì do hình thành các hình thể đặc biệt với các góc liên kết H 104 độ 45’ . Khi làm lạnh các phân tử dời ra tạo thành các liên kết lục giác vì vậy tỉ trọng nước đá nhẹ hơn nước lỏng.

Các dạng liên kết hidro thường gặp

  • Liên kết hidro trong nước giữa 2 phân tử nước
  • Tăng cường polymer
  • Giữa hai sợi DNA với để tạo thành các chuỗi kép
  • Hình thành cấu trúc chuỗi cấp trong các protein 
  • Giữa kháng thể và kháng nguyên
  • Giữa các sợi vải dẫn đến sự hình thành nếp nhăn
  • Giữa một chất nền và một enzyme
  • Liên kết của các đoạn phiên mã DNA
Liên kết hidro trong ADN

Liên kết hidro trong ADN

Các tính chất đặc trưng liên kết hidro

  • Tác động đến trạng của chất

Liên kết hidro có 2 dạng Polime và Dimer

H20 và HF và một số chất khác nhờ có liên kết Hidro mà hình thành được các polime. Từ đó có khối lượng lớn liên kết phức tạp khó linh động nên thường ở trạng thái lỏng hoặc rắn.

Chất có năng lượng liên kết Hidro được thường là các dạng polime và ngược lại.

Nước đá ở thể rắn có nhiều liên kết Hidro một phân tử nước tạo ra 4 phân tử nước khác nhau tạo thành tứ diện. Cấu trúc tứ diện này nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước.

  • Làm tăng nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi

Khi chuyển trạng thái rắn sang trạng thái lỏng, lỏng sang hơi phải tốn thêm một phần năng lượng để bẻ gãy. Bởi vậy nhiệt độ cao hơn những chất không có liên kết Hidro

  • Độ tan tăng

Tạo ra nhiều liên kết hidro của các phân tử chất tan với dung môi thì độ tan càng lớn.

Trong OH, ancol tạo nhiều liên kết hidro trong nước. Alcol nhỏ OH lớn hơn rất nhiều lực liên kết mạnh hòa tan tốt.

  • Ảnh hưởng đến độ điện li

Nhiều liên kết hidro giữa phân tử hiđro ít linh động nên khó điện li bởi vậy đường và ancol là chất không điện li

  • Liên kết Hidro trong nước 

Các phân tử nước tương tác với nhau thông qua liên kết hidro. Nhờ vậy có lực hút phân tử lớn đây không phải là liên kết bền vững. Liên kết của các phân tử nước thông qua liên kết hidro trong nước được tồn tại trong phần nhỏ của giây. Sau đó các phân tử nước tách ra khỏi liên kết này chuyển sang liên kết với phân tử nước khác.

Đặc điểm của liên kết hidro trong and

Liên kết hidro trong AND được hình thành do sự xuất hiện cầu nối hidro giữa các phân tử. Nguyên tử hidro không tách hẳn phân tử hidro và cũng không nhập vào phân tử nhận H. Nó chỉ chuyển động giữa 2 phân tử và hình thành nên 1 liên kết yếu. Khi phá vỡ liên kết hidro thì cấu hình không gian của phân tử bị thay đổi. Khi đó phân tử bị mất chức năng sinh học.

ARN có liên kết hidro không?

Cũng như AND thì ARN cũng có cấu trúc xoắn. Những đoạn xoắn do bazơ nitow ở mạc đơn bắt cặp và bổ sung với nhau nhờ liên kết hidro. Tuy nhiên mạch đơn của ARN thì lại không có liên kết hidro nên kém bền vững và chỉ tồn tại trong 1 thời gian ngắn.

Tính chất của liên kết Hidro trong nước

Bởi vì nguyên tử Hidro có đường kính nhỏ đóng vai trò quan trọng cho việc tạo ra các liên kết Hidro trong nước. Chỉ có Hidro với có thể đến gần nguyên tử Oxi một cách đầy đủ. Các chất tương tự như nước như đihiđro sunfua (H2S) không thể tạo thành các liên kết. Vì chúng có số hiện điện tích quá nhỏ giữa các liên kết.

Việc tạo ra các chuỗi liên kết cầu nối hiđrô là nguyên nhân ch các tính chất của nước. Ví dụ nước có mol nhỏ hơn vào khoảng 18 g/mol vẫn có thể lỏng tiêu chuẩn. Và H2S tồn tại ở dạng khí ở điều kiện như trên. Nước có khối lượng riêng lớn hơn 4 độ C nhờ mà đó mà băng có thể nổi lên mặt nước. Hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kết Hidro trong nước

Công dụng của liên kết hidro trong nước

  • Liên kết H trong nước là một ứng dụng vô cùng quan trọng mặc dù chúng chỉ có 5 % sức mạnh. Nhưng nó là một liên kết cộng hóa trị nên nó đủ ổn định các phân tử nước.
  • Liên kết hidro trong nước để ổn định duy trì chất lỏng trong một phạm vi diện rộng.
  • Bởi chúng phải mất thêm năng lượng bẻ gãy liên kết nên nước có nhiệt độ cao thường bay hơi. Và có nhiệt độ sôi cao hơn các dihydro khác
  • Hidro liên kết làm cho băng đá nhẹ hơn nước lỏng bởi vậy băng nổi trên mặt nước
  • Bởi vì có liên kết H nên nên nước có thể bay hơi làm cho hệ sinh thái trên trái đất tuần hoàn tự nhiên
  • Bảo vệ và chống lại sự thay đổi nhiệt độ cực đoan gồm các cơ quan nước và môi trường ẩm ướt và điều chỉnh nhiệt độ trên toàn cầu.
Bài viết liên quan

Hotline : 0983.304.121