Liên kết hidro là gì? Đây là một trong những thắc mắc được khá nhiều người quan tâm. Được biết đây là một trong những thuật ngữ hóa học giúp lý giải các hiện tượng tự nhiên và trong cơ thể người. Vậy Liên kết hidro là gì? Cấu tạo và đặc tính ra sao? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu thông tin qua nội dung dưới đây của bài viết.
Liên kết hidro là gì?
Liên kết hidro được biết đến là thuật ngữ dùng để chỉ lực hút tĩnh điện giữa các liên kết H+ với một nguyên tử khác có hóa trị 1 hoặc các nhóm có độ âm điện cao hơn. Các liên kết hidro có tính định hướng và rất mạnh, nó có thể tạo ra những khoảng cách giữa các phân tử ngắn và liên quan tới những đối tượng tương tác khác.
Tính này sẽ thường có phản ứng tốt với các nguyên tố với độ âm điện cao hơn. Điều kiện để hình thành các liên kết Hidro gồm 2 điều kiện cần và đủ:
- Hợp chất phải có chứa nguyên tử H là điều kiện cần phải có.
- Các nguyên tố phải liên kết trực tiếp với H vần phải có các cặp electron đôi tự do là điều kiện đủ để có thể tạo thành 1 liên kết hidro.
Ta có một ví dụ như sau:
Trong các hợp chất như HCHO, CH3COONH4, H2O, NH3, CH4 thì có 2 hợp chất có các nguyên tố Hidro không liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn nên sẽ không có liên kết hidro là CH4 và HCHO.
CH3COONH4 có nguyên tố H liên kết với Nitơ. Tuy nhiên, chất lại lại không đáp ứng điều kiện đủ là có các cặp electron tự do. Chính vì thế hợp chất này sẽ không thể hình thành các liên kết hidro được.
Liên kết hidro có rất nhiều lại mà bạn có thể không biết:
- Liên kết Hydro của các đoạn phiên mã DNA
- Liên kết Hidro giữa 2 sợi DNA tạo thành các chuỗi kép
- Liên kết Hydro giữa kháng thể và kháng nguyên
- Liên kết Hydro hình thành cấu trúc chuỗi cấp trong các protein
- Liên kết Hidro tăng cường polymer
- Liên kết Hydro giữa các sợi vải
- Liên kết Hydro giữa 2 phân tử nước trong nước
- Liên kết Hydro giữa các một chất nền và một enzyme
Tính chất đặc trưng của liên kết hidro
Trong các liên kết hidro đều có những tính chất đặc trưng mà bạn có thể tìm hiểu như:
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của những liên kết hidro thương sẽ cao hơn bởi khi chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng hoặc lỏng sang khí thì sẽ cần phải tốn thêm 1 phần năng lượng nữa để có thể bẻ gãy được cấu trúc của phân tử nước.
Trạng thái của chất
Liên kết hidro thường sẽ có 2 dạng đó là polime và Dimer. Nhờ có các liên kết hidro mà H2O, HF và một số các chất khác hình thành được các Polime. Với các dạng liên kết phức tạp, khó linh động sẽ khiến cho các chất này tồn tại được ở các dạng thể lỏng hoặc rắn.
Các Dimer được biết là các chất không có năng lượng liên kết Hidro và ngược lại các chất có năng lượng của các liên kết hidro gọi là Polime.
Nước đá ở thể rắn với nhiều các liên kết hidro. Ở thời điểm này thì 4 phân tử nước sẽ tạo ra 4 phân tử nước khác và tạo thành một cấu trúc tứ diện nhẹ hơn nước và nổi trên mặt nước. Điều này cũng giải đáp cho vấn đề tại sao đá lạnh lại có thể nổi trên bề mặt cốc nước mặc dù đá có cấu trúc thể rắn.
Độ điện ly
Giữa các liên kết hidro ít linh động có nhiều các liên kết hidro sẽ rất khó có thể điện ly, đây chính là một trong những lý do tại sao mà đường và ancol là 2 chất không có khả năng điện ly.
Độ tan
Các liên kết hidro giữa chất tan với nước hay các loại dung môi càng nhiều thì độ tan sẽ càng lớn. Các liên kết hidro lúc này sẽ bị tách rời giữa các phân tử nước với nhau để có thể có thể liên kết với các phân tử khác trong chất tan.
Liên kết hidro trong nước
Các phân tử nước sẽ tương tác với nhau thông qua các liên kết hidro. Tuy nhiên, thì đây không phải là một trong những liên kết bền vững, và nó chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn. Sau đó các phân tử nước sẽ bị tách ra và sẽ liên kết với các phân tử nước khác.
Cấu tạo liên kết hidro trong nước
Cấu tạo liên kết hidro sẽ giúp liên kết các phân tử hidro trong nước. Ở điều kiện áp suất tiêu chuẩn với nhiệt độ 4 độ C nước sẽ có khối lượng riêng là 1g/m3.
Còn ở nhiệt độ trên 4 độ C thì nước nóng nở lạnh co, còn dưới 4 độ C nước lạnh nở nóng co. Bởi ở thời điểm này, các phân tử nước hình thành các thể đặc biệt với các gốc liên kết hidro. Khi nước được làm lạnh các phân tử nước sẽ được tách rời để có thể tạo thành các liên kết lục giác gồm 1 phân tử nước có thể tạo thành 4 phân tử nước khác.
Công dụng của các liên kết hidro trong nước
Các liên kết hidro sẽ có những công dụng nhất định đối với việc cân bằng và điều chỉnh. Lý giải cho các hiện tượng tự nhiên của Trái Đất.
- Các liên kết hidro sẽ giúp ổn định các phân tử nước, giúp cho các phân tử nước này sẽ tương tác với nhau, từ đó sẽ duy trì chất lỏng ở trong một phạm vi rộng.
- Làm tăng nhiệt độ sôi của nước bởi cần phải có thêm năng lượng để làm đứt gãy các liên kết hidro. Chính vì thế mà chúng làm cân bằng và giảm thiểu khả năng bốc hơi của nước trong tự nhiên giúp điều hòa quá trình tuần hoàn nước.
- Hệ sinh thái tự nhiên của Trái Đất phụ thuộc vào phần lớn các liên kết hidro, làm cho băng tan, nước có thể bay hơi và từ đó sinh ra mưa. Nếu không xuất hiện các liên kết hidro thì khả năng tuần hoàn nước trong tự nhiên sẽ bị gián đoạn và nước sẽ không chuyển đổi từ trạng thái rắn sang lỏng và lỏng sang khí được. Chính vì thế liên kết hidro rất quan trọng với sự sống của các sinh vật trên trái đất.
- Các liên kết hidro làm cho băng nhẹ hơn nước nên các vật chất này có thể nổi trên bên mặt nước dù đá và bằng đều có cấu tạo là một chất rắn.
- Các liên kết hidro có thể giúp bảo vệ Trái Đất, bạn có tin không. Chính các liên kết này giúp chống lại sự thay đổi của các kiểu thời tiết cực đoan, giúp điều chỉnh nhiệt độ toàn cầu.
Liên kết hidro là gì? Cấu tạo và đặc tính ra sao? Công dụng như thế nào? Câu hỏi đã được chúng tôi giải đáp đến bạn. Hy vọng, với những thông tin trên hữu ích cho bạn trong cuộc sống. Mọi thắc mắc bạn có thể để lại cho chúng tôi ở dưới phần bình luận.
