링크 수소 결합은 정전 필드에 가해지는 매우 매력 음전기 원자에 결합한 수소 원자 (H)가 다른 주변 electronegatively 원자 충전시 발생하는 두 극성기 사이의 정전 인력이다.
물리학 및 화학에는 인력 또는 반발력을 포함하여 둘 이상의 분자 사이에 상호 작용을 생성하는 힘이 있으며, 이러한 힘은 이들과 다른 인근 입자 (예 : 원자 및 이온)간에 작용할 수 있습니다. 이러한 힘을 분자간 힘이라고합니다.
두 분자는 네 개의 수소 결합을 통해 이량 체 복합체로 자기 조립됩니다.
분자간 힘은 분자 내부에서 외부로 결합하는 힘 (분자 내 힘)보다 본질적으로 약합니다.
매력적인 분자간 힘에는 이온 쌍극자 힘, 쌍극자 쌍극자 힘, 반 데르 발스 힘 및 수소 결합의 네 가지 유형이 있습니다.
수소 결합의 특성
수소 결합은 "공여체"원자 (수소가있는 전기 음성 원자)와 "수용체"원자 (수소가없는 전기 음성 원자) 사이에 있습니다.
일반적으로 1 ~ 40Kcal / mol의 에너지를 생성하여 반 데르 발스 상호 작용에서 발생하는 것보다 상당히 강하지 만 공유 및 이온 결합보다 약합니다.
일반적으로 질소 (N), 산소 (O) 또는 불소 (F)와 같은 원자가있는 분자 사이에서 발생하지만, 클로로포름 ( CHCl 3 ).
노조는 왜 발생합니까?
이 결합은 높은 전기 음성 원자에 결합되어 수소 (일반적으로 중성 전하를 가진 작은 원자)가 부분적으로 양전하를 획득하여 다른 전기 음성 원자를 자기쪽으로 끌어 당기기 시작하기 때문에 발생합니다.
여기에서 완전히 공유 된 것으로 분류 될 수는 없지만 수소와 전기 음성 원자를이 다른 원자에 결합하는 결합이 발생합니다.
이러한 결합의 존재에 대한 첫 번째 증거는 끓는점을 측정 한 연구에서 관찰되었습니다. 이들 모두가 예상대로 분자량이 증가하는 것은 아니지만 예상보다 끓는 데 더 높은 온도를 필요로하는 특정 화합물이 있다는 점에 주목했습니다.
여기에서 전기 음성 분자에 수소 결합의 존재가 관찰되기 시작했습니다.
링크 길이
수소 결합에서 측정하는 가장 중요한 특성은 옹스트롬 (Å) 단위로 측정되는 길이 (길이가 길수록 강도가 약함)입니다.
차례로이 길이는 결합 강도, 온도 및 압력에 따라 달라집니다. 다음은 이러한 요소가 수소 결합의 강도에 어떻게 영향을 미치는지 설명합니다.
결합 강도
결합 강도 자체는 압력, 온도, 결합 각도 및 환경 (지역 유전 상수로 특징 지워짐)에 따라 달라집니다.
예를 들어, 선형 기하학 분자의 경우 수소가 다른 원자보다 한 원자에서 더 멀리 떨어져 있기 때문에 결합이 약하지만 더 좁은 각도에서는이 힘이 커집니다.
온도
더 높은 온도에서 밀도의 감소와 분자 이동의 증가는 수소 결합의 형성에 어려움을 야기하기 때문에 수소 결합은 더 낮은 온도에서 형성되기 쉽다는 것이 연구되었습니다.
결합은 온도가 상승함에 따라 일시적으로 및 / 또는 영구적으로 끊어 질 수 있지만 결합은 또한 물의 경우처럼 화합물이 끓는 데 더 큰 저항력을 갖도록한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
압력
압력이 높을수록 수소 결합의 강도가 높아집니다. 이것은 더 높은 압력에서 분자의 원자 (예 : 얼음)가 더 압축되어 결합 구성 요소 사이의 거리를 줄이는 데 도움이되기 때문에 발생합니다.
실제로이 값은 압력으로 발견 된 결합 길이가 인정되는 그래프에서 얼음을 연구 할 때 거의 선형입니다.
수중 수소 가교 결합
수소 결합 물 분자.
물 분자 (H 2 O)는 수소 결합의 완벽한 사례로 간주됩니다. 각 분자는 근처의 물 분자와 4 개의 잠재적 인 수소 결합을 형성 할 수 있습니다.
각 분자에는 양전하를 띤 수소와 결합되지 않은 전자쌍의 완전한 양이있어 이들 모두가 수소 결합에 관여 할 수 있습니다.
이것이 물이 암모니아 (NH 3 ) 및 불화 수소 (HF)와 같은 다른 분자보다 끓는점이 높은 이유입니다 .
첫 번째의 경우 질소 원자는 하나의 자유 전자 쌍만을 가지고 있으며 이는 암모니아 분자 그룹에서 모든 수소의 요구를 충족시키기에 충분한 자유 쌍이 없다는 것을 의미합니다.
암모니아의 각 분자에 대해 단일 수소 결합이 형성되고 다른 H 원자는 "낭비"된다고합니다.
불소의 경우 오히려 수소가 부족하고 전자쌍이 "낭비"됩니다. 다시 말하지만, 물에는 적절한 양의 수소와 전자 쌍이 있으므로이 시스템은 완벽하게 결합합니다.
DNA 및 기타 분자의 수소 결합
단백질과 DNA에서 수소 결합도 관찰 할 수 있습니다. DNA의 경우 이중 나선 모양은 염기쌍 (나선을 구성하는 빌딩 블록) 사이의 수소 결합으로 인해 발생합니다. 이 분자들은 복제되고 우리가 알고있는 생명체가 존재합니다.
단백질의 경우 수소는 산소와 아미드 수소 사이에 결합을 형성합니다. 그것이 발생하는 위치에 따라 다른 결과 단백질 구조가 형성됩니다.
수소 결합은 천연 및 합성 고분자와 질소를 포함하는 유기 분자에도 존재하며 이러한 유형의 결합을 가진 다른 분자는 여전히 화학 분야에서 연구되고 있습니다.
참고 문헌
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- Desiraju, GR (2005). 인도 과학 연구소, 방갈로르. ipc.iisc.ernet.in에서 검색
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