Kebanyakan orang merasa nyaman dengan ide ikatan ionik dan kovalen, tetapi tidak yakin tentang apa ikatan hidrogen, bagaimana mereka terbentuk, dan mengapa mereka penting.
Pengambilan Kunci Utama: Ikatan Hidrogen
- Ikatan hidrogen adalah daya tarik antara dua atom yang sudah berpartisipasi dalam ikatan kimia lainnya. Salah satu atomnya adalah hidrogen, sedangkan yang lain bisa berupa atom elektronegatif, seperti oksigen, klor, atau fluor.
- Ikatan hidrogen dapat terbentuk antara atom-atom dalam molekul atau antara dua molekul terpisah.
- Ikatan hidrogen lebih lemah dari ikatan ionik atau ikatan kovalen, tetapi lebih kuat dari gaya van der Waals.
- Ikatan hidrogen memainkan peran penting dalam biokimia dan menghasilkan banyak sifat unik air.
Definisi Ikatan Hidrogen
Ikatan hidrogen adalah jenis interaksi yang menarik (dipol-dipol) antara elektronegatif atom dan a hidrogen atom terikat ke atom elektronegatif lain. Ikatan ini selalu melibatkan atom hidrogen. Ikatan hidrogen dapat terjadi antara molekul atau dalam bagian-bagian molekul tunggal.
Ikatan hidrogen cenderung lebih kuat dari pada Pasukan van der Waals, tapi lebih lemah dari ikatan kovalen atau ikatan ionik. Ini sekitar 1/20 (5%) kekuatan ikatan kovalen yang terbentuk antara O-H. Namun, bahkan ikatan yang lemah ini cukup kuat untuk menahan sedikit fluktuasi suhu.
Tetapi atom-atomnya sudah terikat
Bagaimana hidrogen bisa tertarik ke atom lain ketika sudah terikat? Di sebuah ikatan kutub, satu sisi ikatan masih memberikan sedikit muatan positif, sedangkan sisi lain memiliki muatan listrik sedikit negatif. Membentuk ikatan tidak menetralkan sifat kelistrikan atom partisipan.
Contoh ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen ditemukan dalam asam nukleat antara pasangan basa dan antara molekul air. Jenis ikatan ini juga terbentuk antara hidrogen dan atom karbon dari molekul kloroform yang berbeda, antara hidrogen dan nitrogen atom dari molekul amoniak yang berdekatan, antara subunit berulang dalam nilon polimer, dan antara hidrogen dan oksigen dalam asetil aseton. Banyak molekul organik tunduk pada ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen:
- Membantu mengikat faktor transkripsi ke DNA
- Bantuan mengikat antigen-antibodi
- Atur polipeptida ke dalam struktur sekunder, seperti alfa helix dan beta sheet
- Pegang dua untai DNA
- Mengikat faktor transkripsi satu sama lain
Ikatan Hidrogen dalam Air
Meskipun ikatan hidrogen terbentuk antara hidrogen dan atom elektronegatif lainnya, ikatan dalam air adalah yang paling umum (dan beberapa orang berpendapat, yang paling penting). Ikatan hidrogen terbentuk antara molekul-molekul air yang berdekatan ketika hidrogen satu atom berasal antara atom-atom oksigen dari molekulnya sendiri dan dari molekul tetangganya. Ini terjadi karena atom hidrogen tertarik pada oksigennya sendiri dan atom oksigen lain yang cukup dekat. Inti oksigen memiliki muatan 8 "plus", sehingga menarik elektron lebih baik daripada inti hidrogen, dengan muatan positif tunggal. Jadi, molekul oksigen tetangga mampu menarik atom hidrogen dari molekul lain, membentuk dasar pembentukan ikatan hidrogen.
Jumlah total ikatan hidrogen yang terbentuk antara molekul air adalah 4. Setiap molekul air dapat membentuk 2 ikatan hidrogen antara oksigen dan dua atom hidrogen dalam molekul tersebut. Dua ikatan tambahan dapat dibentuk antara masing-masing atom hidrogen dan atom oksigen terdekat.
Konsekuensi dari ikatan hidrogen adalah ikatan hidrogen cenderung tersusun dalam tetrahedron di sekitar setiap molekul air, yang mengarah pada struktur kristal butiran salju yang terkenal. Dalam air cair, jarak antara molekul-molekul yang berdekatan lebih besar dan energi molekul-molekulnya cukup tinggi sehingga ikatan-ikatan hidrogen sering diregangkan dan diputus. Namun, bahkan molekul air cair rata-rata mencapai pengaturan tetrahedral. Karena ikatan hidrogen, struktur air cair menjadi dipesan pada suhu yang lebih rendah, jauh melebihi cairan lainnya. Ikatan hidrogen memiliki molekul air sekitar 15% lebih dekat daripada jika ikatan tidak ada. Ikatan adalah alasan utama air menampilkan sifat kimia yang menarik dan tidak biasa.
- Ikatan hidrogen mengurangi pergeseran suhu ekstrem di dekat badan air besar.
- Ikatan hidrogen memungkinkan hewan untuk mendinginkan diri mereka sendiri menggunakan keringat karena sejumlah besar panas diperlukan untuk memutuskan ikatan hidrogen antara molekul air.
- Ikatan hidrogen menjaga air dalam keadaan cairnya pada kisaran suhu yang lebih luas daripada molekul berukuran sebanding lainnya.
- Ikatan memberi air panas yang sangat tinggi untuk penguapan, yang berarti energi panas yang cukup diperlukan untuk mengubah air cair menjadi uap air.
Ikatan hidrogen di dalam air berat bahkan lebih kuat daripada air biasa yang dibuat menggunakan hidrogen normal (protium). Ikatan hidrogen dalam air tritiated masih lebih kuat.