Nepravé vodíkové můstky

4. prosinec 2008 | 06.00 |

vodíkový můstek

Tak se prý budou přepisovat učebnice chemie a možná i nějaká ta stránka v učebnici fyziky. Za vším je právě publikovaná teorie nepravých vodíkových můstků, kterou již před 10 lety publikoval chemik Pavel Hobza, který působí vedle Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd také jako profesor na katedře fyzikální chemie olomoucké přírodovědecké fakulty.

Zprávu o tom přinesla TV Nova a dalších informací o konkrétní převratné myšlence je poskromnu. Hobza byl údajně za svou teorii nepravidelných vodíkových můstků dlouhá léta odsuzován, protože tak oponoval odborným publikacím. Nedávno za svou činnost převzal významné ocenění pro české vědce – Českou hlavu.

O co se vlastně jedná u této nové nepravé vodíkové vazby není z dostupných zdrojů vše jasné. Samotný profesor mlží před novináři tím, že na tento objev přišel náhodou a že mu trvalo několik let než našel odvahu tuto informaci publikovat. Možná se časem dočkáme, že nám bude tento "utajený" objev zveřejněn v celé své kráse a pak třeba pomůže vysvětlit některé biologické pochody či fyzikální vlastnosti látek.


Ve světě molekul a teoretické chemie je jako doma, zato pro běžného smrtelníka je jeho práce něco jako španělská vesnice.

Než se tak stane, připomeňme si, co jsou ty pravé vodíkové můstky. Jde o druh slabé vazebné interakce mezi molekulami, který se může uplatnit i v rámci dvou částí jedné molekuly. Je silnější než většina ostatních mezimolekulárních sil, ale asi 10x menší než iontová nebo kovalentní vazba. Vodíkové vazby vznikají mezi atomem vodíku a nevazebným elektronovým párem silně elektronegativního atomu.

Protože má atom vodíku pouze jeden elektron, dojde při vytvoření vazby k elektronegativnímu prvku ke značnému odhalení atomového jádra. Vzniklý kladný náboj na atomu vodíku může poutat nevazebné elektronové páry okolních molekul (v případě vazby uvnitř molekuly jde o elektronové páry stejné molekuly).

Vznik vodíkové vazby je možný pouze u velmi elektronegativních prvků, jako jsou fluor, kyslík a dusík. Jedině tyto tři prvky jsou schopné v dostatečné míře odčerpat elektronovou hustotu od atomu vodíku.

Nejčastějším příkladem může být hydroxylová skupina (–O-H). Kyslík je silně elektronegativní, tzn. že přitahuje 2 elektrony, sdílené ve vazbě s vodíkem "k sobě". Vzniká tak tzv. dipól, tj. nerovnoměrné rozdělení nábojů, kdy jsou elektrony nahloučeny blíže atomu kyslíku, ten má pak tzv. částečně záporný náboj, zatímco vodíkový atom je o elektrony částečně ochuzen, takže má částečně kladný náboj. Pokud se takovýto atom vodíku, "vyčnívající" ze své molekuly na okraji OH-skupiny, octne blízko jiného elektronegativního atomu, který si "k sobě stáhl" elektrony z jiné chemické vazby a získal tak jejich "přebytek" a částečně záporný náboj, budou mezi částečně kladně nabitým vodíkem a částečně záporně nabitým partnerem působit přitažlivé síly a vznikne vodíkový můstek. Nejčastější příklady vodíkových můstků mezi postranními skupinami molekul jsou uvedeny níže (vodíkový můstek je znázorněn tečkováním):

molekula -- O - H ....... O -- molekula
molekula -- O - H ....... N -- molekula
molekula -- N - H ....... O -- molekula
molekula -- N - H ....... N -- molekula

Nejslabší vodíkové vazby mají energii 1 000 až 2 000 J.mol-1, nejsilnější dosahují energie okolo 40 kJ.mol−1 (u aniontu HF2-). Délka vodíkové vazby závisí na energii vazby, teplotě a tlaku.

Vodíková vazba způsobuje zvětšení mezimolekulárních přitažlivých sil, což silně ovlivní zvýšení hodnot některých fyzikálně-chemických vlastností (teplota varu a tání, hustota, viskozita). Díky vodíkové vazbě má voda teplotu varu 100 °C, zatímco sulfan (který vodíkové vazby nevytváří) vře při už při −60,75 °C.

Vodíkové můstky nejsou chemické vazby, jde jen o slabé interakce, takže jeden osamocený vodíkový můstek je při normálních teplotách zcela nestabilní. V biologických molekulách má význam zejména pro orientaci molekul při jejich prostorovém uspořádání a může molekuly významněji stabilizovat v případě, že se v molekule vyskytuje velké množství vodíkových můstků.

PS: Pokud víte něco více, tak dejte vědět třeba prostřednictvím komentářů.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2.67 (6x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Související články

žádné články nebyly nenalezeny

Komentáře

RE: Nepravé vodíkové můstky lenčí 04. 12. 2008 - 18:58
RE(2x): Nepravé vodíkové můstky fyzmatik 05. 12. 2008 - 06:49