پیوند هیدروژنی

نیروی جذب کننده بین مولکول های آب یک کنش متقابل دو قطبی است. اتم های هیدروژن به اتم اکسیژن که بار الکترونی منفی دارد متصل می شوند. اتم اکسیژن دارای دو جف الکترون جفت تنها است و باعث ایجاد یک پیوند بسیار قطبی می شود. سپس اتم هیدروژن نیمه مثبت یک مولکول به اتم اکسیژن یک مولکول آب نزدیک جذب می شود.

پیوند هیدروژن یک نیروی پیوند بین مولکولی است که در آن یک اتم هیدروژن به صورت کووالانسی به یک اتم کوچک و با بار منفی پیوند خورده است. پیوندهای هیدروژنی در مقایسه با سایر فعل و انفعالات دو قطبی بسیار قوی هستند. قدرت پیوند هیدروژنی معمولی حدود 5٪ پیوند کووالانسی است.

پیوند هیدروژنی فقط در مولکول هایی رخ می دهد که هیدروژن به طور کووالانسی به یکی از سه عنصر پیوند خورده است: فلور، اکسیژن یا نیتروژن. این سه عنصر به قدری بار منفی دارند که اکثر چگالی الکترون را در پیوند کووالانسی با هیدروژن خارج می کنند و اتم H را بسیار کم الکترون می کنند. اتم H تقریباً به عنوان یک پروتون برهنه عمل می کند و باعث می شود جفت الکترون های تنها روی اتم مجاور جذب شوند.

پیوند هیدروژنی که در آب رخ می دهد، منجر به برخی از خصوصیات غیرمعمول اما بسیار مهم آب می شود. اکثر ترکیبات مولکولی که جرمی مشابه با آب دارند. به دلیل پیوندهای قوی هیدروژنی، مولکول های آب قادر هستند در حالت مایع باقی بمانند.

در حالت مایع، پیوندهای هیدروژنی آب با جریان یافتن مولکول ها از یک مکان به مکان دیگر، می توانند شکسته و اصلاح شوند. وقتی آب خنک می شود، ملکول ها شروع به کند شدن می کنند. سرانجام، وقتی آب در یخ منجمد می شود، پیوندهای هیدروژن دائمی می شوند و یک شبکه بسیار خاص را تشکیل می دهند.

شکل خمیده مولکول ها منجر به ایجاد شکاف در شبکه پیوند هیدروژنی یخ می شود. یخ دارای خاصیت بسیار غیرمعمولی است که حالت جامد آن کمتر از حالت مایع است. یخ در آب مایع شناور است. تقریباً همه مواد دیگر در حالت جامد چگال تر از حالت مایع هستند. پیوندهای هیدروژنی نقش بیولوژیکی بسیار مهمی در ساختارهای فیزیکی پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک دارند.