Liên kết hydro là gì? Đó là một thuật ngữ trong hóa học giúp giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và cơ thể con người. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu khái niệm, cấu tạo, tính chất cụ thể và công dụng của liên kết hydro.
Nếu bạn định tìm hiểu kiến thức về liên kết hydro thì bài viết này là dành cho bạn, Sakura Electronics sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cụ thể về liên kết hydro.
Hiểu về liên kết hydro
Tìm hiểu liên kết hydro
Liên kết hydro đề cập đến lực hấp dẫn giữa h+ và một nguyên tử hóa trị 1 khác hoặc một nhóm có độ âm điện lớn hơn. Liên kết hydro có định hướng và mạnh mẽ, tạo ra khoảng cách giữa các phân tử ngắn so với các đối tượng tương tác khác. Thuộc tính này thường phản ứng tốt nhất khi phần tử có độ âm điện cao hơn.
Điều kiện để hình thành liên kết hydro:
- Điều kiện tiên quyết: Hợp chất phải chứa một nguyên tử h
- Điều kiện đủ: Nguyên tố liên kết trực tiếp với h phải có một cặp electron tự do.
- Liên kết hydro tăng cường polymer
- Một liên kết hydro giữa hai phân tử nước trong nước
- Liên kết hydro giữa kháng thể và kháng nguyên
- Liên kết hydro giữa cơ chất và enzyme
- Liên kết hydro của bản phiên mã DNA
- Liên kết hydro giữa 2 chuỗi DNA tạo thành chuỗi kép
- Liên kết hydro giữa các loại vải
- Liên kết hydro tạo nên cấu trúc chuỗi của protein
- Trạng thái
- Điểm nóng chảy, điểm sôi
- Độ hòa tan
- Chất điện phân
- Liên kết hydro trong nước
- Liên kết hydro giúp ổn định phân tử nước và giúp phân tử nước tương tác để duy trì trạng thái lỏng trong phạm vi rộng.
- Tăng điểm nóng chảy và điểm sôi của nước vì năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết hydro. Nhờ đó, nó cân bằng và giảm thiểu lượng nước bốc hơi trong tự nhiên, từ đó điều hòa vòng tuần hoàn của nước.
- Liên kết hydro làm cho nước đá nhẹ hơn nước ở thể lỏng, vì vậy mặc dù đá được tạo thành từ chất rắn nhưng những chất này vẫn nổi lên trên bề mặt.
- Các chu kỳ sinh thái và tự nhiên của Trái đất cũng phụ thuộc rất nhiều vào liên kết hydro: làm băng tan, nước bốc hơi và mưa xảy ra. Nếu không có liên kết hydro, vòng tuần hoàn nước của Trái đất sẽ bị gián đoạn và nước sẽ không chuyển từ thể rắn sang thể lỏng và từ thể lỏng sang thể khí. Từ đó kéo theo nhiều hệ lụy khác cho Trái đất, có thể là không có sự tồn tại của sự sống trên hành tinh này.
- Liên kết hydro cũng giúp bảo vệ Trái đất khỏi những thay đổi thời tiết khắc nghiệt và điều hòa nhiệt độ toàn cầu.
Ví dụ:
Trong các hợp chất như ch3coonh4, hcho, h2o, nh3, ch4:
ch4 và hcho có nguyên tố hiđro không liên kết với nguyên tố có độ âm điện lớn nên không có liên kết hiđro.
ch3coonh4 có nguyên tố hiđro liên kết với nitơ, tuy nhiên dạng này không đảm bảo đủ điều kiện để có cặp electron tự do. Do đó, liên kết hydro không thể được hình thành.
Liên kết hydro có nhiều dạng, bao gồm:
Cấu trúc liên kết hydro trong nước
Cấu trúc của liên kết hydro trong nước
Cấu trúc của liên kết hydro giúp liên kết các phân tử hydro trong nước:
Ở điều kiện áp suất tiêu chuẩn, nhiệt độ là 4 độ C và khối lượng riêng của nước là 1g/m3.
Nước nóng nở ra và co lại khi nhiệt độ trên 4 độ C.
Nước lạnh nở ra và co lại ở nhiệt độ dưới 4 độ C. Vì lúc này các phân tử nước tạo thành hình dạng đặc biệt với góc liên kết hydro là 104 độ 45 phút. Khi nước nguội đi, các phân tử nước sẽ tách ra để tạo thành liên kết lục giác (1 phân tử nước tạo thành 4 phân tử nước khác). Do đó, đá có xu hướng nổi lên bề mặt mà không chìm.
Đặc điểm của liên kết hydro
Đặc điểm của liên kết hydro
Liên kết hydro có các tính chất sau:
Có hai dạng liên kết hydro, dime và polyme.
h2o, hf và một số dạng khác có thể tạo thành polyme nhờ liên kết hydro. Liên kết phức tạp, khó chảy cho phép các chất này tồn tại dưới dạng chất lỏng hoặc chất rắn.
Các chất không có năng lượng liên kết hiđro thường là đime, ngược lại, các chất có năng lượng liên kết hiđro gọi là polime.
Nước đá rắn có rất nhiều liên kết hydro, lúc này 4 phân tử nước sẽ sinh ra 4 phân tử nước khác, tạo thành cấu trúc tứ diện nhẹ hơn nước và nổi trên mặt nước. Đây cũng là lý do cục nước đá nổi trên mặt cốc nước mặc dù có cấu trúc đặc.
Các chất có liên kết hydro có điểm nóng chảy và sôi cao hơn vì cần nhiều năng lượng hơn để phá vỡ cấu trúc phân tử của nước từ thể rắn sang thể lỏng và từ thể lỏng sang thể khí. .
Càng có nhiều liên kết hydro giữa chất tan và nước (hoặc dung môi) thì độ tan càng lớn. Tại thời điểm này, các liên kết hydro tách ra giữa các phân tử nước và liên kết với các phân tử trong chất tan.
Giữa các phân tử hiđro ít linh động với nhiều liên kết hiđro sẽ khó phân ly. Đây cũng là lý do tại sao đường và rượu không phải là chất điện phân.
Các phân tử nước tương tác với nhau thông qua liên kết hydro, tuy nhiên, những liên kết này không phải là liên kết bền và chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Sau đó các phân tử nước sẽ tách ra và kết hợp với các phân tử nước khác.
Một số ứng dụng của liên kết hydro trong nước
Một số công dụng của liên kết hydro trong nước
Liên kết hydro rất hữu ích trong việc điều hòa, cân bằng và giải thích các hiện tượng tự nhiên trên Trái đất:
Đến đây Điện máy Sakura đã giải đáp toàn bộ các thông tin về khái niệm, cấu tạo, tính chất cụ thể của liên kết hiđro và một số ứng dụng của liên kết hiđro trong thực tế. Xin cảm ơn quý độc giả đã dành thời gian đến với góc chia sẻ của chúng tôi!
