Liên kết hidro là gì? Cấu tạo, tính chất đặc trưng và công dụng

“Liên kết Hidro là một thuật ngữ trong ngành hóa học được sử dụng để giải thích các hiện tượng tự nhiên và trong cơ thể con người. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về khái niệm này, cấu trúc, các tính chất đặc trưng và tác dụng của nó.”

Bài viết này được viết cho những ai đang tìm hiểu về kiến thức liên quan đến liên kết Hidro. Công ty Điện tử Sakura sẽ giới thiệu chi tiết về kiến thức liên quan đến liên kết Hidro.

Tìm hiểu liên kết hidro

Khám phá sự tương tác hidro.

Đặc tính của liên kết Hydro bao gồm sức hút diện tích giữa H+ và một nguyên tử khác có hóa trị 1 hoặc một nhóm có độ âm điện lớn hơn. Liên kết Hydro là một dạng liên kết mạnh và có tính định hướng, tạo ra khoảng cách ngắn giữa các phân tử liên quan đến tương tác của chúng. Đặc tính này được tốt nhất khi nguyên tố có độ âm điện lớn hơn.

Các điều kiện cần thiết để tạo ra liên kết Hydro là gì?

Điều kiện cần là hợp chất chứa nguyên tử Hydrogen.

Để đảm bảo, các yếu tố gắn kết trực tiếp với H phải có một cặp electron tự do.

Ví dụ:.

Trong những hợp chất như CH3COONH4, HCHO, H2O, NH3, CH4 thì:

Không tồn tại sự liên kết Hidro trong CH4 và HCHO do các nguyên tố Hidro không kết hợp với các nguyên tố có độ âm điện cao.

Trong CH3COONH4, Nitơ kết hợp với Hidro, nhưng chất này không đáp ứng đủ điều kiện để tạo ra cặp electron tự do. Vì vậy, không có khả năng tạo thành liên kết Hidro.

Hidro có nhiều liên kết khác nhau, bao gồm:

Kết nối Hidro giúp tăng cường các chất polymer.

Kết nối Hydro giữa hai phân tử nước trong dung dịch.

Sự kết nối Hydro giữa kháng thể và kháng nguyên.

Sự liên kết Hydro giữa một chất cơ sở và một enzyme.

Kết nối Hydro giữa các đoạn mã gen DNA.

Kết nối Hidro giữa hai sợi DNA hình thành chuỗi đôi.

Sự liên kết Hydro giữa các sợi vải.

Sự kết nối Hydro tạo thành cách bố trí chuỗi trong các chất đạm.

Cấu tạo của liên kết hidro trong nước

Cấu trúc của mạng liên kết hidro trong nước.

Cấu trúc của liên kết Hydro giúp kết nối các phân tử Hydro trong nước.

Ở áp suất chuẩn và nhiệt độ 4 độ C, nước có mật độ là 1g/m3.

Với nhiệt độ trên 4 độ C, nước nóng sẽ co lại và trở thành nước lạnh.

Khi nhiệt độ dưới 4 độ C, nước sẽ trở nên nở nóng và co lại. Các phân tử nước sẽ hình thành các hình thể đặc biệt với các góc liên kết Hidro 104 độ 45 phút. Khi làm lạnh, các phân tử nước sẽ ngừng tập trung lại và tạo thành các liên kết lục giác. Mỗi phân tử nước có thể tạo ra tới 4 phân tử nước khác. Nhờ đó, đá thường được nổi lên trên bề mặt nước mà không bị chìm xuống.

Tính chất đặc trưng của liên kết hidro

Đặc tính đặc biệt của mối liên kết hidro.

Liên kết Hydro có những đặc tính đặc biệt:

Tình trạng của vật chất.

Kết nối hidro có hai loại là Dimer và Polime.

Nhờ liên kết Hidro, một số chất bao gồm H2O và HF đã kết hợp với nhau để tạo thành các polime. Các chất này có thể tồn tại dưới dạng chất lỏng hoặc rắn do các liên kết phức tạp và khó linh hoạt.

Những cặp đôi thường là chất không có sự liên kết Hidro, và ngược lại, những chất đa phân tử là chất có sự liên kết Hidro.

Khi nước đá có nhiều liên kết Hydro trong cấu trúc, 4 phân tử nước sẽ kết hợp để tạo thành một cấu trúc tứ diện nhẹ hơn nước. Điều này giải thích tại sao các viên đá nước có cấu trúc rắn vẫn có khả năng nổi lên trên bề mặt nước.

Điểm nóng chảy và điểm sôi là hai nhiệt độ quan trọng.

Khi chuyển từ trạng thái đóng thành trạng thái lỏng hay từ trạng thái lỏng thành trạng thái khí, các chất có liên kết Hidro sẽ phải tiêu tốn một lượng năng lượng để phá vỡ cấu trúc phân tử nước, điều này dẫn đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của chúng cao hơn.

Độ tan.

Tính tan sẽ tăng lên một cách đáng kể khi số lượng liên kết Hydro giữa chất tan và nước (hoặc các dung môi khác) tăng lên. Khi đó, các liên kết Hydro sẽ bị phá vỡ giữa các phân tử nước để liên kết với các phân tử trong chất tan.

Độ dẫn điện.

Vì sự kết nối giữa các phân tử ít linh hoạt, nên điện li rất khó xảy ra trong các phân tử có nhiều liên kết Hiđro. Cũng chính vì điều này mà đường và ancol không có khả năng điện ly.

Mối liên kết hydro trong dung dịch nước.

Bằng các mối liên kết Hydro, các phân tử nước sẽ tương tác với nhau, nhưng loại liên kết này chỉ tồn tại ngắn hạn và không ổn định. Sau đó, chúng sẽ phân rã và liên kết với các phân tử nước khác.

Một số tác dụng của sự kết nối hidro trong dung dịch nước.

Một số tác dụng của sự kết nối hidro trong dung dịch nước.

Tồn tại một số ứng dụng quan trọng trong việc điều chỉnh, cân bằng và giải thích các hiện tượng tự nhiên trên hành tinh chúng ta bằng cách sử dụng liên kết Hydro.

Kết nối Hydrogen hỗ trợ ổn định phân tử nước, cho phép chúng tương tác với nhau và duy trì trạng thái lỏng trong một phạm vi rộng.

Để tăng nhiệt độ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng và từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí của nước, cần cung cấp năng lượng để đứt các liên kết hidro. Đồng thời, điều chỉnh và giảm thiểu sự bốc hơi tự nhiên của nước cũng giúp điều hòa quá trình tuần hoàn của nước.

Tuy đá là một loại chất rắn, tuy nhiên nhờ những liên kết Hidro, đá và băng trở nên nhẹ hơn nước lỏng, do đó chúng có khả năng nổi trên mặt nước.

Mối liên hệ Hidro có tác dụng quan trọng trong hệ sinh thái và chu trình tự nhiên trên trái đất. Nó thúc đẩy sự tan chảy của băng, giúp nước bay hơi và gây ra hiện tượng mưa. Nếu không có mối liên kết Hidro, khả năng tuần hoàn nước sẽ bị gián đoạn, nước không thể chuyển từ dạng rắn sang lỏng hoặc từ lỏng sang khí. Điều này sẽ gây ra nhiều hậu quả khác trên trái đất và có thể dẫn đến sự tuyệt chủng của các loài sinh vật trên hành tinh này.

Cũng hỗ trợ bảo vệ hành tinh, kháng lại những biến đổi khí hậu khắc nghiệt, điều chỉnh nhiệt độ trên toàn cầu, liên kết Nước.

Sakura Electronics đã trình bày đầy đủ các thông tin về khái niệm kết nối hydrogen, kết cấu, đặc tính đặc trưng cùng với một số ứng dụng của kết nối hydrogen trong thực tế. Chúng tôi rất cảm kích độc giả đã dành thời gian quý báu của mình để đọc góc chia sẻ của chúng tôi.