Vodonična veza

Vodonična veza (H-veza) je vrsta slabe hemijske veze zasnovane na elektrostatičkom privlačenju između atoma vodonika i nekog nukleofilnog atoma koji sadrži slobodne elektronske parove. Ova veza je moguća kada je vodonik povezan kovalentnom vezom sa atomom velike elektronegativnosti (npr. kiseonik, fluor, azot) pri čemu se parcijalno naelektrisanje jako delokalizuje na krajevima malih, kompaktnih molekula ovog tipa. Iako komparativno slaba, vodonična veza je oko 5 puta jača od drugih, standardnih interakcija tipa dipol-dipol.

Drugim rečima, N-veza je entalpijski povoljan, kvazi-linearni vodonični most između dva negativno polarizovana nevodonična atoma, koji dovodi jezgra nevodoničnih atoma na rastojanje manje od zbira hemijske veze donora i vodonika i odgovarajućih van der Valsovih radijusa.^[1]

H-O-H^...OH₂ - vodonična veza između dva molekula vode

O=C(R')-N(R)-H^...O=C(R')-N(R)-H - vodonična veza između peptida.

Vodonična veza izmedju vodonika i fluora H-F:---H-F:

Vodonična veza je najjača međumolekulska interakcija,molekuli povezani vodoničnom vezom imaju veću temperaturu topljenja i ključanja od onih bez nje.Vodonična veza obeležava se isprekidanim linijama.

Vodonična veza u vodi

Kod molekula vode, ogoljeni atom vodonika (ogoljen jer je elektronski oblak uglavnom skoncentrisan oko atoma kiseonika) zbog svojih malih dimenzija može da priđe atomu kiseonika u susednom molekulu kada, zbog različitih naeletrisanja, dolazi do relativno jakog privlačenja među njima. Ta privlačna sila je dosta slabija od one koja nastaje u O-N hemijskoj vezi, ali je znatno jača od uobičajenog međumolekulskog privlačenja. Pošto je u najvećoj meri uslovljena dimenzijama i naeletrisanjem vodonika, ta nova međumolekulska veza se naziva vodonična veza. Još uvek se debatuje o pravom karakteru vodonične veze: da li je delimično kovalentna kao ‘standardna’ hemijska veza ili je čisto eletrostatička, kao druge međumolekulske sile. Taj mešoviti karakter čini je još uvek misterioznom kako za hemiju tako i za fiziku, ali i potpuno originalnom prirodnom pojavom koja se danas ispituje brojnim fizičkohemijskim metodama.

Molekul vode uvijek obrazuje četiri vodonične veze: dve kao donor (davalac) i dve u u odnosu na okolne molekule te su, šupljine nastale pravilnim tetraedarskim uređenjem, delimično popunjene. To dovodi do povećanja broja molekula po jedinici zapremine, t. j., do porasta gustine tečnosti u odnosu na kristal. Dakle, anomalna promena gustine (opadanje gustine pri topljenju leda) objašnjava se smanjenjem broja vodoničnih veza u tečnosti u odnosu na kristal. Zbog toga led pliva po površini vode a voda u prirodi mrzne od površine ka dnu. Time se i pri najvećim hladnoćama sprečava kompletno mržnjenje velikih vodenih masa (reka, jezera, mora) što omogućava opstanak vodenim biljkama i životinjama. Međutim, ista pojava, širenje vode nakon prelaska iz tečne u čvrstu fazu dovodi do pucanja cevi i flaša sa vodom, havarija na brodovima okovanih ledom u severnim morima, uginuća biljaka i životinja nakon zamrzavanja itd. Dakle, vodonične veze nisu samo kuriozitet fizičke hemije već mikroskopska pojava sa velikim uticajem na život na zemlji i na civilizaciju.

Polimer

Polimer nastaje u reakciji polivinil-alkohola i borne kiseline koji sadrže ogroman broj vodoničnih veza. iz razloga što se vodonične veze lako raskidaju i ponovo vezuju polimer je veoma rastegljiv i poznat pod nazivom guma

Vodonična veza u DNK-u

Vodonične veze obezbeđuju sekundarnu strukturu DNK i RNK. Obrazuju se između komplementranih azotnih baza naspramnih lanaca DNK, odnosno, naspramno postavljenih delova jednog lanca RNK.

Komplementarne baze u DNK su:

adenin i timin povezani pomoću dve vodonične veze;
guanin i citozin koji se povezuju sa tri vodonične veze.

Razlika u RNK je u tome što je za adenin komplementarano vezan uracil sa dve vodonične veze.

Priroda ovih vezaje da su to slabe veze koje se lako raskidaju, ali se i lako uspostavljaju što je od velikog značaja za normalno funkcionisanje nukleinskih kiselina, time i same ćelije.

Literatura

↑ S. K. Burley, G. A. Petsko, Adv.Prot.Chem. 39, 125-189 (1988)

Povezano

Spoljašnje veze

BioNet škola Arhivirano 2008-10-06 na Wayback Machine-u

[1] S. K. Burley, G. A. Petsko, Adv.Prot.Chem. 39, 125-189 (1988)

[1]