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Ejemplos de puentes de hidrógeno

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Ejemplos de puentes de hidrógeno

 

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Un caso especial de interacción dipolo-dipolo son los puentes de hidrógeno (también conocidos como enlaces de hidrógeno). Los enlaces covalentes polares en los que un átomo de Hidrógeno (H) comparte un par de electrones con un átomo de Flúor (F), Oxígeno (O), o Nitrógeno (N) presentan una alta polaridad eléctrica.

Esta alta polaridad se debe a:

  • La gran diferencia de electronegatividad entre los átomos que forman a los enlaces F-H, O-H, N-H.
     
  • Con el Flúor (F), el Hidrógeno (H) forma moléculas HF (fluoruro de hidrógeno) en las que los electrones están muy corridos hacia el lado del Flúor, lo que genera gran polaridad eléctrica.
     
  • Con el Oxígeno (O), el Hidrógeno (H) forma moléculas de H2O (agua) con dos enlaces H-O. Debido a que el Oxígeno (O) tiene 4 electrones sin compartir, y los dos pares de electrones compartidos con los átomos de H están corridos hacia el lado del O, al acercarse a los 4 electrones sin compartir, se genera una repulsión que empuja a los enlaces O-H y hace que formen un ángulo de 104,45º entre sí. La suma vectorial de los momentos dipolares de los dos enlaces H-O da como resultado una gran polaridad eléctrica para el H2O.
     
  • Con el Nitrógeno (N), el Hidrógeno (H) forma moléculas de NH3 (amoníaco) con tres enlaces N-H. Debido a que el Nitrógeno (N) tiene 2 electrones sin compartir, y los tres pares de electrones compartidos con los átomos de Hidrógeno (H) están corridos hacia el lado del Nitrógeno (N), al acercarse al par de electrones sin compartir, se genera una repulsión que empuja a los enlaces N-H y hace que formen un ángulo de 107º entre sí, por lo que sus momentos dipolares se suman y dan como resultado una gran polaridad eléctrica para el NH3.

Debido a la gran polaridad que presentan los enlaces F-H, O-H y N-H, así como las moléculas que estos forman (HF, H2O, NH3), generan gran atracción electrostática a otras moléculas con este mismo tipo de enlaces. Además, los átomos de Flúor (F), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N) tienen un radio muy pequeño y son capaces de acercarse mucho al núcleo de Hidrógeno (H) de otras moléculas con enlaces de este tipo. Por ello, se genera una gran atracción electrostática entre los átomos de Hidrógeno (H) de una molécula (polo positivo) y los átomos de Oxígeno, Flúor o Nitrógeno (polo negativo) de otra molécula.

En la imagen de arriba se muestran dos ejemplos de puentes de hidrógeno. El primer caso muestra puentes de hidrógeno en una solución de amoníaco (NH3) en agua (H2O). Las moléculas de agua atraen a las moléculas de amoníaco a través de puentes de hidrógeno. En el segundo caso hay moléculas de HF (fluoruro de hidrógeno) -una sustancia altamente tóxica y corrosiva- que se atraen a través de puentes de hidrógeno.

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Fuentes de información:

  • Química, un proyecto de la A.C.S (Capítulo 1: "El agua: una maravilla de la naturaleza - El enlace de hidrógeno", páginas 29 a 33). Por la American Chemical Society. Editorial Reverté (año 2005, reimpresión 2007). ISBN: 978-84-291-7001-6
  • The Basics of Chemistry ("Intermolecular forces and the solid and liquid states - Intermolecular forces", páginas 86 a 89). Autor: Richard Leroy Myers. Publicado por Greenwood Press (año 2003). ISBN: 0-313-31664-3 (en inglés)
  • Introduction to General, Organic and Biochemistry. Ninth Edition (Capítulo 5.7: "What types of attractive forces exist between molecules? - C. Hydrogen Bonding", páginas 155 y 157). Autores: Frederick A. Bettelheim, William H. Brown, Mary K. Campbell, Shawn O. Farrell. Publicado por Brooks/Cole Cengage Learning (año 2010). ISBN-13: 978-0-495-39112-8 (en inglés)
  • AS Chemistry for AQA (Module 1. Part 2: Bonding. "Hydrogen bondings", páginas 34 y 35) - Escrito por John Atkinson, Carol Hibbert - Publicado por Heinemann Educational Publishers (Año 2000). ISBN de 10 dígitos: 0-435581-34-1 (en inglés)
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