Tabla de Contenidos
Ikatan hidrogen adalah sejenis interaksi antarmolekul yang sangat intens yang menyatukan molekul polar yang memiliki ikatan hidrogen dengan oksigen, nitrogen, belerang, atau beberapa halogen, dan juga dengan molekul lain yang memiliki atom yang sama dengan pasangan elektron bebas atau tidak. . Ikatan hidrogen dapat digambarkan sebagai ikatan kovalen tiga pusat di mana tiga pusat adalah dua atom elektronegativitas tinggi dan atom hidrogen bertindak sebagai jembatan antara keduanya, itulah sebabnya jenis ikatan ini dulu disebut interaksi ikatan hidrogen. .
Dari semua gaya antarmolekul, termasuk gaya tarik dipol-dipol dan gaya dispersi London, ikatan hidrogen adalah yang terkuat dan bertanggung jawab atas titik didih tinggi senyawa dengan berat molekul rendah, seperti air atau etanol. Mereka juga bertanggung jawab atas kelarutan sebagian besar zat yang paling larut dalam air yang diketahui, termasuk beberapa alkohol dan poliol seperti gliserin.
Bagaimana ikatan hidrogen terbentuk?
Ikatan hidrogen terbentuk antara dua gugus fungsi yang mungkin sama atau mungkin tidak sama, tetapi memiliki dua peran berbeda dalam pembentukan ikatan hidrogen.
kelompok donor ikatan hidrogen
Di satu sisi, agar ikatan hidrogen dapat terbentuk, sebuah molekul harus memiliki gugus pendonor hidrogen. Ini biasanya terdiri dari kelompok yang mengandung setidaknya satu atom hidrogen yang terikat secara kovalen dengan atom elektronegatif seperti atom oksigen, nitrogen, halogen, atau belerang. Gugus ini adalah gugus yang menyumbangkan atom hidrogen yang merupakan bagian dari ikatan hidrogen, oleh karena itu disebut gugus donor.
gugus penerima ikatan hidrogen
Gugus akseptor adalah gugus fungsi yang mengandung setidaknya satu atom elektronegatif di antara yang disebutkan di atas, yang memiliki setidaknya satu pasang elektron bebas atau elektron yang tidak digunakan bersama. Pasangan elektron ini adalah yang digunakan atom ini untuk berikatan dengan hidrogen terpolarisasi dari gugus donor hidrogen.
Kelompok penerima dari satu molekul dapat menjadi kelompok penerima yang sama dari molekul lain. Misalnya, molekul yang memiliki gugus hidroksil (–OH) dapat menggunakan gugus tersebut sebagai donor dalam satu ikatan hidrogen, serta akseptor dari dua ikatan hidrogen, yang bertindak sebagai gugus akseptor, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Di sisi lain, ada juga molekul yang memiliki gugus polar dengan atom yang sangat elektronegatif yang dapat bertindak sebagai akseptor ikatan hidrogen tetapi tidak sebagai donor, oleh karena itu senyawa ini tidak dapat membentuk ikatan hidrogen antarmolekul dengan molekul sejenis lainnya, meskipun dapat terbentuk. ikatan hidrogen dengan molekul lain yang memiliki gugus donor.
Gambar berikut menunjukkan contoh molekul yang memiliki berbagai gugus yang mampu membentuk ikatan hidrogen, beberapa sebagai donor, yang lain sebagai akseptor dan lainnya sebagai keduanya:
Contoh Molekul Ikatan Hidrogen
Air
Air adalah molekul kecil yang dapat membentuk banyak ikatan hidrogen. Ini memiliki dua ikatan O–H, sehingga setiap molekul air dapat membentuk dua ikatan hidrogen sebagai donor. Selain itu, atom oksigen memiliki dua pasang elektron yang tidak digunakan bersama, sehingga dapat juga membentuk dua ikatan hidrogen sebagai akseptor, sehingga setiap molekul air dapat membentuk total empat ikatan hidrogen.
hidrogen fluorida
Hidrogen fluorida atau HF memiliki ikatan F–H yang sangat terpolarisasi (sebenarnya, ini adalah ikatan hidrogen yang paling terpolarisasi yang pernah ada). Selain itu, atom fluor memiliki tiga pasangan elektron bebas tambahan, sehingga dapat membentuk tiga ikatan hidrogen sebagai akseptor atom hidrogen. Karena alasan ini, HF dapat membentuk total empat ikatan hidrogen. Namun, karena setiap molekul HF hanya dapat membentuk satu ikatan sebagai donor, sampel molekul HF hanya dapat membentuk rata-rata dua ikatan hidrogen masing-masing.
etanol
Etanol atau etil alkohol adalah senyawa organik yang berhubungan dengan air. Ini adalah alkohol paling sederhana kedua yang ada dan memiliki gugus hidroksil dalam strukturnya yang dapat menyumbangkan satu hidrogen dan menerima dua untuk membentuk total tiga ikatan hidrogen secara bersamaan. Kemampuan ini membuat etanol larut (larut dalam semua proporsi) dengan air, karena setiap molekul etanol dapat membentuk banyak ikatan hidrogen dengan pelarut ini.
metilamin
Metilamin adalah amina primer yang paling sederhana. Ini adalah senyawa organik dengan rumus CH 3 NH 2 yang memiliki gugus amino.
Gugus ini memiliki dua ikatan N–H dan nitrogen juga memiliki sepasang elektron tidak berpasangan, sehingga senyawa ini dapat membentuk tiga ikatan hidrogen secara bersamaan, dua sebagai donor atom hidrogen dan satu sebagai akseptor.
Amonia
Amonia adalah untuk amina apa air untuk alkohol. Ini adalah senyawa anorganik dengan rumus NH 3 yang memiliki tiga ikatan N–H sementara nitrogen hanya memiliki satu pasangan elektron bebas.
Akibatnya, dan seperti dalam kasus HF, amonia dapat membentuk total empat ikatan hidrogen secara bersamaan, tetapi di antara molekul amonia, rata-rata hanya dua ikatan hidrogen yang dapat terbentuk, satu sebagai donor dan satu sebagai akseptor. menjadi kelompok akseptor yang cukup untuk semua kelompok donor.
metanol dengan air
Untuk alasan yang sama seperti etanol, metanol dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul metanol lainnya, tetapi juga dapat membentuk hingga tiga ikatan hidrogen dengan molekul air.
Hal ini membuat metanol juga larut dengan air, dan larutan metanol-air dapat dibuat dengan perbandingan berapa pun.
etanol dengan aseton
Aseton adalah senyawa organik dengan rumus C 3 H 6 O, yang memiliki dua gugus metil yang berikatan dengan gugus karbonil (C=O). Tidak memiliki ikatan O–H, N–H, S–H, atau X–H (X mewakili halogen), molekul aseton tidak dapat bertindak sebagai donor ikatan hidrogen. Karena alasan ini, aseton tidak dapat membentuk ikatan hidrogen antarmolekul dengan dirinya sendiri.
Namun, atom oksigen dari gugus karbonil memiliki dua pasang elektron yang tidak digunakan bersama, sehingga aseton dapat menerima dua ikatan hidrogen. Artinya aseton dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul yang memiliki gugus donor, seperti molekul air atau dengan molekul etanol. Karena alasan ini, aseton larut dalam etanol dan sebaliknya.
piridin dengan amonia
Piridin adalah contoh senyawa aromatik heterosiklik dengan bagian pembentuk nitrogen dari cincin yang memiliki pasangan elektron yang tidak digunakan bersama dan juga tidak dikompromikan pada aromatisitas senyawa tersebut. Ini adalah kasus yang mirip dengan yang sebelumnya, karena tidak memiliki gugus dengan hidrogen yang berikatan dengan O, N, S atau X, ia tidak dapat bertindak sebagai molekul donor dalam ikatan hidrogen, tetapi nitrogen dapat bertindak sebagai akseptor. Untuk alasan ini, piridin dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul donor lainnya, seperti amonia.
Purin dan pirimidin
Kehidupan berkembang dan tumbuh subur di air, sebagian besar berkat pembentukan jutaan ikatan hidrogen. Sebagian besar struktur protein sekunder, tersier, dan kuaterner disebabkan oleh ikatan hidrogen, dan hal yang sama berlaku untuk struktur materi genetik kita. Baik DNA dan RNA dapat membentuk rantai urutan komplementer berkat ikatan hidrogen yang terbentuk antara purin dan pirimidin yang membentuk basa nitrogen dari asam nukleat ini.
Misalnya, adenin, yang membentuk basa nitrogen dari nukleosida adenosin, membentuk dua ikatan hidrogen dengan timin dalam timidin, yang merupakan purin.
Di sisi lain, guanosin, yang merupakan nukleosida yang mengandung guanin, purin lain, membentuk tiga ikatan hidrogen dengan sitosin, yang merupakan bagian dari sitidin.
Referensi
Autino, JC, Romanelli, G., & Ruiz, DM (2013). Pengantar Kimia Organik . alami. http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/31664/AUTINO;jsessionid=E23F9652B115BE6B103B485DAD3FA964?sequence=1
Carey, F. (2021). Kimia Organik ( edisi ke-9 ). PENDIDIKAN BUKIT MCGRAW.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kimia ( edisi ke-10 ). Pendidikan McGraw-Hill.
Dereka, B., Yu, Q., Lewis, NHC, Carpenter, WB, Bowman, JM, & Tokmakoff, A. (2021). Crossover dari hidrogen ke ikatan kimia. Sains , 371 (6525), 160–164. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abe1951
Pérez O., J., & Merino, M. (2021). Definisi ikatan hidrogen — Definition.de . Definisi dari. https://definicion.de/hydrogen-bridge/
Williams, L.D. (tanpa tanggal). Interaksi Molekuler . Teknologi Georgia.https ://ww2.chemistry.gatech.edu/%7Elw26/structure/molecular_interactions_espanol/Interacciones_Moleculares.html
