Een waterstofbrug wordt gevormd wanneer het positieve uiteinde van één molecuul wordt aangetrokken door het negatieve uiteinde van een ander molecuul. Het concept is vergelijkbaar met magnetische aantrekkingskracht waar tegengestelde polen aantrekken. Waterstof heeft één proton en één elektron. Dit maakt waterstof een elektrisch positief atoom omdat het een tekort aan elektronen heeft. Het probeert een ander elektron aan zijn energieschil toe te voegen om het te stabiliseren.

Vorming van waterstofbruggen

Twee termen zijn belangrijk om te begrijpen hoe de waterstofbrug vormt: elektronegativiteit en de dipool. Elektronegativiteit is de maat voor de neiging van een atoom om elektronen naar zich toe te trekken om een ​​binding te vormen. Een dipool is een scheiding van positieve en negatieve ladingen in een molecuul. Een dipool-dipoolinteractie is een aantrekkelijke kracht tussen het positieve uiteinde van één polair molecuul en het negatieve uiteinde van een ander polair molecuul.

Waterstof wordt meestal aangetrokken door meer elektronegatieve elementen dan zichzelf, zoals fluor, koolstof, stikstof of zuurstof. Een dipool vormt zich in een molecuul wanneer waterstof het meer positieve einde van de lading behoudt, terwijl zijn elektron naar het elektronegatieve element wordt getrokken waar de negatieve lading meer geconcentreerd zal zijn.

Eigenschappen van waterstofbruggen

Waterstofbindingen zijn zwakker dan covalente of ionische bindingen omdat ze zich gemakkelijk kunnen vormen en breken onder biologische omstandigheden. Moleculen met niet-polaire covalente bindingen vormen geen waterstofbruggen. Maar elke verbinding met polaire covalente bindingen kan een waterstofbrug vormen.

Biologisch belang van vorming van waterstofbruggen

De vorming van waterstofbruggen is belangrijk in biologische systemen omdat de bindingen stabiliseren en de structuur bepalen en vorm van grote macromoleculen zoals nucleïnezuren en eiwitten. Dit type binding vindt plaats in biologische structuren, zoals DNA en RNA. Deze binding is erg belangrijk in water, omdat dit de kracht is die bestaat tussen watermoleculen om ze bij elkaar te houden.

Vorming van waterstofbruggen in water

Zowel als een vloeistof als als vast ijs, de waterstof de vorming van bindingen tussen de watermoleculen biedt de aantrekkelijke kracht om de moleculaire massa bij elkaar te houden. Intermoleculaire waterstofbinding is verantwoordelijk voor het hoge kookpunt van water omdat het de hoeveelheid energie verhoogt die nodig is om de bindingen te verbreken voordat het koken kan beginnen. Waterstofbinding dwingt watermoleculen om kristallen te vormen wanneer het bevriest. Omdat de positieve en negatieve uiteinden van de watermoleculen zich moeten oriënteren in een array die ervoor zorgt dat de positieve uiteinden de negatieve uiteinden van de moleculen aantrekken, is het rooster of raamwerk van het ijskristal niet zo nauw vernauwd als de vloeibare vorm en maakt het mogelijk ijs om te drijven in water.

Vorming van waterstofbruggen in eiwitten

De 3-D-structuur van eiwitten is erg belangrijk in biologische reacties zoals die waarbij enzymen betrokken zijn waarbij de vorm van één of meer eiwitten moet passen in openingen in enzymen net als een slot en sleutel mechanisme. Waterstofbinding maakt het mogelijk deze eiwitten te buigen, vouwen en passen in verschillende vormen, indien nodig, hetgeen de biologische activiteit van het eiwit bepaalt. Dit is erg belangrijk in DNA omdat de vorming van waterstofbruggen het mogelijk maakt dat het molecuul zijn dubbele helixvorming aanneemt