1.3. Водневий зв'язок.

      Визначення. Водневий зв’язок – це трицентровий зв’язок типу X–H...Y, який виникає через атом гідрогену між двома електронегативними атомами X та Y (найчастіше атома­ми фтору F, оксигену О та нітрогену N).

Механізм утворення. Розглянемо цей механізм на при­кладі води. У молекулі води атоми гідрогену зв’язані з атомами оксигену за допомогою полярного ковалентного зв’язку. Спільні електронні пари зміщуються до атома оксигену. Атом гідрогену має позитивний заряд, а атом оксигену – негативний. Позитивно за­ряджений атом гідрогену однієї молекули води притягується до негативно зарядженого атома оксигену іншої молекули води. Між двома атомами оксигену виникає зв’язок за допомогою атома гідрогену. Атом гідрогену розташований на лінії, що з’єднує ядра атомівоксигену

Молекула води, яка має два полярних зв’язки О–Н і дві не­подільні пари електронів (на оксигені), може утворювати чотири водневих зв’язки з іншими молекулами. Тому в кристалі льоду кожна молекула води тетраедрично сполучена водневими зв’яз­ками з чотирма іншими молекулами води. Водневі зв’язки утво­рюються в багатьох органічних речовинах (спирти, кислоти) і не­органічних (рідких амоніаку, фтороводню тощо).

Характеристики. Енергія. Водневий зв’язок слабкішій за йонний і ковалентний, наприклад, енергія водневого зв’язку льоду О–Н...O дорівнює 20 кДж/, що становить лише 4,3% енергії ковалентного зв’язку Н–О.

Геометрія. Атоми, що утворюють водневий зв’язок, зви­чайно розташовані вздовж прямої лінії. Атом гідрогену може зай­мати такі положення: несиметричне (у димері води (Н₂О)₂) і симетричне (у димері фтороводню Н₂F₂).

Види. Водневий зв’язок може бути міжмолекулярним (у воді, спиртах, водних розчинах спиртів) і внутрішньомолекулярним (у амінокислотах, білках).

Значення. Водневий зв’язок відіграє важливу роль у природі, фізіологічних і біохімічних процесах живих організмів. Він обу­мовлює аномально високі температури кипіння та плавлення та­ких речовин, як вода, аміак, фтороводень, спирти, сольватацію йонів, процеси розчинення речовин, формування структур білків, полісахаридів, утворення подвійної спіралі ДНК.