Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- Como se formam as moléculas polares
- Como as ligações de hidrogênio são formadas
- Ligações de hidrogênio na água
Moléculas polares que incluem um átomo de hidrogênio podem formar ligações eletrostáticas chamadas ligações de hidrogênio. O átomo de hidrogênio é único, pois é composto de um único elétron em torno de um único próton. Quando o elétron é atraído pelos outros átomos da molécula, a carga positiva do próton exposto resulta em polarização molecular.
Esse mecanismo permite que essas moléculas formem fortes ligações de hidrogênio além das ligações covalentes e iônicas que são a base da maioria dos compostos. As ligações de hidrogênio podem dar propriedades especiais aos compostos e podem tornar os materiais mais estáveis do que os compostos que não podem formar ligações de hidrogênio.
TL; DR (muito longo; não leu)
Moléculas polares que incluem um átomo de hidrogênio em uma ligação covalente têm uma carga negativa em uma extremidade da molécula e uma carga positiva na extremidade oposta. O elétron único do átomo de hidrogênio migra para o outro átomo covalentemente ligado, deixando exposto o próton de hidrogênio carregado positivamente. O próton é atraído para a extremidade carregada negativamente de outras moléculas, formando uma ligação eletrostática com um dos outros elétrons. Essa ligação eletrostática é chamada de ligação de hidrogênio.
Como se formam as moléculas polares
Nas ligações covalentes, os átomos compartilham elétrons para formar um composto estável. Nas ligações covalentes não polares, os elétrons são compartilhados igualmente. Por exemplo, em uma ligação peptídica não polar, os elétrons são compartilhados igualmente entre o átomo de carbono do grupo carbono-oxigênio carbonil e o átomo de nitrogênio do grupo nitrogênio-hidrogênio amida.
Para moléculas polares, os elétrons compartilhados em uma ligação covalente tendem a se reunir de um lado da molécula enquanto o outro lado fica carregado positivamente. Os elétrons migram porque um dos átomos tem uma maior afinidade pelos elétrons do que os outros átomos da ligação covalente. Por exemplo, enquanto a ligação peptídica em si é não polar, a estrutura da proteína associada é devida a ligações de hidrogênio entre o átomo de oxigênio do grupo carbonila e o átomo de hidrogênio do grupo amida.
As configurações típicas de ligação covalente combinam átomos que possuem vários elétrons em sua camada externa com aqueles que precisam do mesmo número de elétrons para completar sua camada externa. Os átomos compartilham os elétrons extras do átomo anterior, e cada átomo possui uma camada externa completa de elétrons algumas vezes.
Frequentemente, o átomo que precisa de elétrons extras para completar sua camada externa atrai os elétrons com mais força do que o átomo que fornece os elétrons extras. Nesse caso, os elétrons não são compartilhados uniformemente e passam mais tempo com o átomo receptor. Como resultado, o átomo receptor tende a ter uma carga negativa enquanto o átomo doador é carregado positivamente. Tais moléculas são polarizadas.
Como as ligações de hidrogênio são formadas
Moléculas que incluem um átomo de hidrogênio covalentemente ligado são frequentemente polarizadas porque o único elétron do átomo de hidrogênio é relativamente frouxamente retido. Migra facilmente para o outro átomo da ligação covalente, deixando o único próton carregado positivamente do átomo de hidrogênio de um lado.
Quando o átomo de hidrogênio perde seu elétron, ele pode formar uma forte ligação eletrostática porque, diferentemente de outros átomos, ele não possui mais elétrons protegendo a carga positiva. O próton é atraído pelos elétrons das outras moléculas e a ligação resultante é chamada de ligação de hidrogênio.
Ligações de hidrogênio na água
As moléculas de água, com fórmula química H2O, são polarizados e formam fortes ligações de hidrogênio. O único átomo de oxigênio forma ligações covalentes com os dois átomos de hidrogênio, mas não compartilha os elétrons igualmente. Os dois elétrons de hidrogênio passam a maior parte do tempo com o átomo de oxigênio, que se torna carregado negativamente. Os dois átomos de hidrogênio tornam-se prótons com carga positiva e formam ligações de hidrogênio com os elétrons dos átomos de oxigênio de outras moléculas de água.
Como a água forma essas ligações extras entre suas moléculas, ela tem várias propriedades incomuns. A água possui uma tensão superficial excepcionalmente forte, um ponto de ebulição incomumente alto e requer muita energia para mudar de água líquida para vapor. Tais propriedades são típicas de materiais para os quais moléculas polarizadas formam ligações de hidrogênio.