كيمياء

ضعف التفاعلات في النظم البيولوجية


رابطة الهيدروجين

رابطة الهيدروجين هي أهم تفاعل ضعيف.

رابطة الهيدروجين
يتم إنشاء جسر الهيدروجين عندما تكون ذرة الهيدروجين موجبة الشحنة على مسافة معينة بين ذرتين كهربائيتين مثل الفلور أو الأكسجين أو النيتروجين. إن قوة التجاذب بين ذرة الهيدروجين والذرة المستقبلة هي تفاعل إلكتروستاتيكي ثنائي القطب وتخضع لقانون كولوم.
المتطلبات الأساسية لتشكيل جسر الهيدروجين هي زوج واحد أو أكثر من الإلكترونات المنفردة على ذرة مستقبل الهيدروجين وإيجابية ذرة الهيدروجين بواسطة ذرة الهيدروجين المانحة الكهربية.

الخصائص الهيكلية لمركب X-H ... Y المعقد مرتبط عبر جسر هيدروجين

  • طول جسر الهيدروجين H ... Y أقل بكثير من مجموع نصف قطر فان دير فالس للذرتين المتصلتين. تختلف الأطوال النموذجية (X-H ... Y) للروابط الهيدروجينية من O-H ... O: 0.263 نانومتر إلى N-H ... O: 0.304 نانومتر.
  • تعتمد قوة رابطة الهيدروجين على الاتجاه وتكون رائعة عندما يكون جميع الشركاء الملزمين على خط مستقيم. في الواقع ، بالنسبة لـ O-H ... O- - زوايا الجسور النموذجية 167 ± 20 ° ولجسور O-H ... N 161 ± 20 °.
  • تزداد مسافة نواة التوازن (X-H) مقارنة بالجزيء الحر وتقل كثافة الإلكترون على ذرة الهيدروجين الموصلة.
  • طاقات التفكك تتراوح بين 1 و 50 كيلو جول / مول. الماء: 15.0 كيلوجول / مول.

قوة جسور الهيدروجين

اعتمادًا على الكهربية للذرات المعنية ، يمكن تقسيم جسور الهيدروجين إلى جسور هيدروجين ضعيفة وقوية.

معظم جسور الهيدروجين عبارة عن جسور H ذات حاجز عالٍ (HBHB). ترتبط ذرة H بقوة أكبر بالذرة المانحة أكثر من ارتباطها بالذرة المستقبلة.

في المقابل ، في حالة الجسور H ذات الحاجز المنخفض (LBHB) ، يتم توزيع ذرة الهيدروجين بالتساوي بين الذرتين. وبالتالي فإن هذه الجسور متناظرة ، ولها زاوية 180 درجة وهي قوية جدًا.

يلعب المذيب دورًا مهمًا في الترابط الهيدروجيني. يتم تقليل قوة الروابط الهيدروجينية في الماء ، حيث يتنافس المذيب مع متقبل ذرة الهيدروجين. التشعب ، كما هو الحال في حالة القواعد النووية ، ممكن أيضًا ، حيث تتفاعل ذرة الهيدروجين مع العديد من الذرات المستقبلة. كل من هذه الجسور H أضعف بالتالي.

يجسور الهيدروجين في جزيئات أو مجموعات من الجزيئات

يمكن أن توجد الروابط الهيدروجينية إما بين الجزيئات الفردية - بين الجزيئات - أو داخل الجزيء - داخل الجزيء.


فيديو: Biological and Polymer Systems (كانون الثاني 2022).