Hydrogenbindningar

Hydrogenbindningar är en typ av intermolekylär attraktivkraft som uppstår när ett väteatom som är kovalent bunden till en mycket elektronegativ atom (ofta syre, kväve eller fluor) dras mot en annan elektronegativ atom med ett ledigt elektronpar. De är inte covalenta bindningar utan elektrostatisk struktur som gör att molekyler hålls ihop i nätverk. Bindningarna är längre och svagare än kovalenta eller jonbindningar, men starka nog att ha stor betydelse för många egenskaper hos substanser där väte är närvarande.

Adekvat riktning är ett kännetecken för hydrogenbindningar. De bildas när H-delen är länkat till en starkt elektronegativ atom (donor) och riktas mot ett elektronpar hos en annan atom (acceptor). Bindningens styrka varierar vanligtvis mellan cirka 4 och 30 kJ/mol, beroende på miljön och delokaliserade elektronpar. Bindningarna är ofta mest effektiva när de ligger nära linjär geometri med binderA-H…A-vägen ungefär 180 grader.

Betydelsen av hydrogenbindningar är särskilt tydlig i vatten, där ett vätepasseras nätverk ger hög ytspänning, kokpunkt och lösningsegenskaper. De är avgörande för DNA:s basparning (A–T med två vätebindningar, G–C med tre) och för proteinernas sekundär- och tertiärstruktur. I fasta ämnen som is bildar vattenmolekyler ett tetraediskt, stabilt nätverk. I flytande vatten och biopolymér uppträder bindningarna dynamiskt och ständigt bryts och återbildas, vilket underlättar protonöverföring och molekylär flexibilitet. Hydrogenbindningar kan studeras genom IR-spektroskopi, NMR och kristallografi och påverkar många kemiska och biologiska processer.