waterstofbindingvermogen

Waterstofbinding, in het Engels hydrogen bond, is een type niet-covalente interactie tussen een waterstofatoom dat covalent gebonden is aan een elektronegatief atoom en een tweede elektronegatief atoom met een vrij elektronpaar. Het komt veel voor in water en in biologische macromoleculen, zoals DNA en eiwitten. In sterkte en karakter is het zwakker dan een covalente binding, maar het speelt een cruciale rol bij de structuur en functie van veel moleculen.

Mechanisme en kenmerken: Een waterstofbinding ontstaat wanneer een waterstofatoom dat is gebonden aan een elektronegatief atoom (donor, bijvoorbeeld O of N) wordt aangetrokken door een tweede elektronegatief atoom met een vrij elektronpaar (acceptor) in de nabije omgeving. De binding is directioneel en meest effectief bij lineaire of bijna lineaire geometrie, zoals O–H...O of N–H...O. De sterkte ligt doorgaans tussen ongeveer 5 en 30 kJ/mol, afhankelijk van de omgeving.

Belang en voorbeelden: In water vormt een uitgebreid netwerk van waterstofbindingen bijdraagt aan het hoge kook- en smeltpunt van water en aan de structuur van ijs. In DNA zorgen waterstofbindingen tussen baseparen (A-T twee bindingen, G-C drie bindingen) voor complementariteit en stabiliteit van de dubbele helix. In eiwitten stabiliseren waterstofbruggen tussen backbone- of zijgroepen de secundaire structuren zoals alfa-helixen en beta-sheets. Hydrogen bonding beïnvloedt ook oplosbaarheid en de driedimensionale structuur van moleculen.

Historische context: het begrip werd in de jaren 1930 uitgewerkt door Linus Pauling en verder ontwikkeld door vele onderzoekers. Tegenwoordig is waterstofbinding een centraal concept in chemie, biologie en materiaalwetenschap.