A ligação de hidrogênio é um tópico importante na química e sustenta o comportamento de muitas das substâncias com as quais interagimos no dia a dia, especialmente a água. Compreender a ligação de hidrogênio e por que ela existe é um passo importante na compreensão da ligação intermolecular e da química em geral. A ligação de hidrogênio é causada pela diferença na carga elétrica líquida em algumas partes de moléculas específicas. Essas seções carregadas atraem outras moléculas com as mesmas propriedades.

TL; DR (muito longo; não lidos)

A ligação de hidrogênio é causada pela tendência de alguns átomos em moléculas de atrair elétrons mais do que o seu átomo acompanhante. Isso dá à molécula um momento dipolar permanente - ela a torna polar - e age como um imã e atrai a extremidade oposta de outras moléculas polares.

Eletronegatividade e momentos de dipolo permanente

A propriedade de A eletronegatividade, em última instância, causa ligação de hidrogênio. Quando os átomos são covalentemente ligados uns aos outros, eles compartilham elétrons. Em um exemplo perfeito de ligação covalente, os elétrons são divididos igualmente, então os elétrons compartilhados estão na metade do caminho entre um átomo e outro. No entanto, este é apenas o caso quando os átomos são igualmente eficazes em atrair elétrons. A capacidade dos átomos de atrair os elétrons de ligação é conhecida como eletronegatividade, portanto, se os elétrons são compartilhados entre átomos com a mesma eletronegatividade, então os elétrons estão aproximadamente na metade entre eles em média (porque os elétrons se movem continuamente).

um átomo é mais eletronegativo que o outro, os elétrons compartilhados são mais intimamente atraídos para esse átomo. No entanto, os elétrons são carregados, por isso, se eles são mais propensos a se reunir em torno de um átomo do que o outro, isso afeta o equilíbrio de carga da molécula. Em vez de ser eletricamente neutro, o átomo mais eletronegativo ganha uma leve carga negativa líquida. Por outro lado, o átomo menos eletronegativo acaba com uma leve carga positiva. Essa diferença no comando produz uma molécula com o que é chamado de momento dipolar permanente, e estas são freqüentemente chamadas moléculas polares.

Como funcionam os laços de hidrogênio

As moléculas polares têm duas seções carregadas dentro de sua estrutura. Da mesma forma que a extremidade positiva de um ímã atrai o extremo negativo de outro ímã, as extremidades opostas de duas moléculas polares podem se atrair. Esse fenômeno é chamado de ligação de hidrogênio, porque o hidrogênio é menos eletronegativo do que as moléculas com as quais muitas vezes se liga, como oxigênio, nitrogênio ou flúor. Quando a extremidade do hidrogênio da molécula com uma carga líquida positiva se aproxima do oxigênio, nitrogênio, flúor ou outra extremidade eletronegativa, o resultado é uma ligação molécula-molécula (uma ligação intermolecular), diferente da maioria das outras formas de ligação que você encontra em química, e é responsável por algumas das propriedades únicas de diferentes substâncias.

As ligações de hidrogênio são cerca de 10 vezes menos fortes que as ligações covalentes que mantêm as moléculas individuais juntas. As ligações covalentes são difíceis de quebrar porque isso exige muita energia, mas as ligações de hidrogênio são fracas o suficiente para serem quebradas com relativa facilidade. Em um líquido, há muitas moléculas disputando, e este processo leva a ligações de hidrogênio quebrando e reformando quando a energia é suficiente. Da mesma forma, o aquecimento da substância quebra algumas ligações de hidrogênio, efetivamente pela mesma razão.

Ligação de hidrogênio na água

Água (H _{2O) é um bom exemplo de ligação de hidrogênio em ação. A molécula de oxigênio é mais eletronegativa que o hidrogênio, e ambos os átomos de hidrogênio estão no mesmo lado da molécula em uma formação “v”. Isto dá ao lado da molécula de água com os átomos de hidrogênio uma carga positiva líquida e o lado de oxigênio uma carga negativa líquida. Os átomos de hidrogênio de uma molécula de água, portanto, se ligam ao lado de oxigênio de outras moléculas de água.}

Existem dois átomos de hidrogênio disponíveis para ligações de hidrogênio na água, e cada átomo de oxigênio pode "aceitar" ligações de hidrogênio de dois átomos de hidrogênio. Outras fontes. Isso mantém a ligação intermolecular forte e explica por que a água tem um ponto de ebulição mais alto do que a amônia (onde o nitrogênio só pode aceitar uma ligação de hidrogênio). A ligação de hidrogênio também explica por que o gelo ocupa mais volume do que a mesma massa de água: as ligações de hidrogênio se fixam no lugar e dão à água uma estrutura mais regular do que quando é um líquido.