waterstofbruggen

Waterstofbruggen zijn een type niet-covalezene interactie tussen een waterstofatoom dat covalent gebonden is aan een elektronegatief atoom (meestal zuurstof of stikstof) en een tweede elektronegatief atoom met vrije elektronparen. Ze zijn zwakker dan covalente bindingen maar kunnen wel sterke invloed uitoefenen op structuur en stabiliteit van moleculen, vooral in water en biomoleculen.

Qua sterkte en geometrie hebben waterstofbruggen energies in het bereik van enkele kilojoules per mol tot ongeveer enkele tientallen kilojoules per mol, afhankelijk van de omgeving. Ze zijn sterk richtinggebonden en geven de voorkeur aan lineaire of bijna lineaire O-H...O- geometrieën, wat bijdraagt aan hun stabiliteit en hun rol als regelgevende krachten in moleculaire structuren.

Voorkomen en belang: in water ontstaat een uitgebreid netwerk van waterstofbruggen, wat bijdraagt aan de eigenschappen van vloeistof en zijn anomalieën. In ijs vormen ze een tetraëdrische netwerk dat een open kristalstructuur oplevert. In biologische moleculen stabiliseren waterstofbruggen basenparen in DNA (A-T twee bruggen, G-C drie) en dragen ze bij aan de vouw en stabiliteit van eiwitten, zoals in alfa-helixen en bèta-sheets. Ze beïnvloeden ook oplosbaarheid, kook- en smeltpunten en de dynamiek van biologische processen.

Kanttekeningen: waterstofbruggen zijn dynamisch en voortdurend in beweging; hun aantal en lengte veranderen met temperatuur, druk en het solvent, waardoor zij een sleutelrol spelen in de fysico-chemische eigenschappen van veel systemen.