Cho biết về các khái niệm, điều kiện để có liên kết Hydro, kí hiệu và biểu diễn liên kết Hydro, phân loại của liên kết Hydro, ảnh hưởng của liên kết Hydro đến độ sôi, độ tan của các chất và hợp chất, một vài đặt trưng của liên kết Hydro so với các liên kết khác, ứng dụng và vai trò của liên kết Hydro trong nghiên cứu khoa học và trong đời sống xã hội hằng ngày. Một số hợp chất có chứa liên kết Hydro.
Trang 1
B à i t i ể u l u ậ n NHỮNG HIỂU BIẾT VỀ LIÊN KẾT
HYDRO
Trang 2
MỤC LỤC
I.
KHÁI NIỆM VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ LIÊN KẾT H YD RO
1.
Khái niệm liên kết Hydro
2.
Điều kiện để có liên kết Hydro
II.KÍ HIỆU VÀ BIỂU DIỄN LIÊN KẾT HYDRO
1.Kí hiệu
2.Biểu diễn liên kết Hydro
III.PHÂN LOẠI LIÊN KẾT HYDRO
1.Liên kết Hydro nội phân tử
2.Liên kết Hydro liên phân tử ( ngoại phân tử)
IV.ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT HYDRO ĐẾN NHIỆT ĐỘ SÔI,
ĐỘ TAN
V.ĐẶC TRƯNG CỦA LIÊN KẾT HYDRO SO VỚI CÁC LIÊN KẾT KHÁC
VIMỘT SỐ HỢP CHẤT CÓ LIÊN KẾT HYDRO
VII ỨNG DỤNG VÀ VAI TRÒ CỦA LIÊN KẾT HYDRO
Trang 3I KHÁI NIỆM VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ LIÊN KẾT HYDRO
1 Khái niệm liên kết Hydro
Liên kết Hydro là 1 liên kết rất yếu được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa Hydro (đã
liên kết trong 1 phân tử) với 1 nguyên tử có độ âm
điện mạnh có kích thước bé (N, O, F, S, Cl ) ở 1
phân tử khác hoặc trong cùng 1 phân tử.
2 Điều kiện để có liên kết Hydro
Trong hợp chất phải chứa H, H phải liên kết trực tiếp với nguyên tố có
độ âm điện lớn và trên nguyên tố có độ âm điện lớn đó phải có cặp e tự do Chẳng hạn như CH 4 , HCHO không có liên kết Hydro vì H không liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn hay CH 3 COONH 4 tuy có H liên kết với N nhưng trên N không còn cặp electron tự do nữa Vì vậy, các Hydrocacbon, andehit, dẫn xuất halogen, ete, este, không tạo được liên kết Hydro Còn lại các axit, rượu, phenol, aminoaxit, amin bậc một, amin bậc hai, H 2 O đều có liên kết hydro.
II KÍ HIỆU VÀ BIỂU DIỄN LIÊN KẾT HYDRO
1 Kí hiệu
Liên kết Hydro được biểu diễn bằng ba chấm ( ).
Trang 42 Biểu diễn liên kết Hydro
Liên kết Hydro có thể được hình thành giữa các phân tử hoặc cùng nội
bộ một phân tử.
III PHÂN LOẠI LIÊN KẾT HYDRO
Người ta chia liên kết Hydro thành hai loại: Liên kết Hydro nội phân tử
và liên kết Hydro liên phân tử( ngoại phân tử).
1 Liên kết Hydro nội phân tử
Là liên kết Hydro có thể được hình thành giữa 2 nhóm nguyên tử trong cùng 1 phân tử, dẫn tới 1 vòng
khép kín (vòng càng cua, chức chelat) Điều kiện để có
liên kết Hydro nội phân tử là hợp chất phải chứa hai
nhóm chức trở lên, khi tạo thành liên kết Hydro phải tạo được vòng 5 hoặc 6 cạnh Carboxylic acid dimers.
2 Liên kết Hydro liên phân tử ( ngoại phân tử)
Là liên kết Hydro được hình thành giữa các phân tử riêng rẽ (giống nhau hoặc khác nhau) Nếu
liên kết Hydro được hình thành giữa các phân tử của
cùng một chất sẽ có hiện tượng hội hợp phân tử.
Những hội hợp phân tử này có thể là những lưỡng
phân, tam phân Liên kết Hydro có thể hình thành
giữa những phân tử của những chất khác nhau như giữa ancol và nước, ancol
và ether oxyd, amin và nước Liên kết Hydro ở H O và NH
Trang 5IV ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT HYDRO ĐẾN NHIỆT ĐỘ SÔI,
ĐỘ TAN
Sự tồn tại của liên kết Hydro có ảnh hưởng đến nhiều tính chất vật lý của hợp chất như độ sôi, độ tan( liên kết Hydro của ancol có độ sôi cao hơn thioalcol tương ứng vì phải tốn nhiều năng lượng mới có thể phá vỡ liên kết)
Liên kết Hydro đóng vai trò quan trọng trong quá trình hoà tan( vì độ tan phụ thuộc vào khả năng của chất đó tạo liên kết Hydro với dung môi)
Khi đó thường tạo thành các sản phẩm của tương tác là các solvat Một số
chất hữu cơ như ancol, amin, acid carboxylic đầu dãy dễ tan trong nước là do chúng có khả năng tạo liên kết Hydro với nước.
V ĐẶC TRƯNG CỦA LIÊN KẾT HYDRO SO VỚI CÁC LIÊN KẾT
KHÁC
Liên kết Hydro là mối liên kết phụ (hay mối liên kết thứ 2) của nguyên
tử H với nguyên tử có độ âm điện lớn (như F, O, N, S, Cl…) Tức là nguyên tử Hydro linh động bị hút bởi cặp e chưa liên kết của nguyên tử có độ âm điện lớn hơn và không tính hoá trị cũng như số oxi hoá
Liên kết Hydro được hình thành giữa các phân tử cùng loại hay giữa các phân tử khác loại hoặc trong một phân tử (liên kết Hydro nội phân tử).
Do có liên kết Hydro tạo thành trong dung dịch nên nhiệt độ sôi và độ tan
trong nước của rượu và axit hữu cơ tăng lên rõ rệt so với các hợp chất có
khối lượng phân tử tương đương.
Trong dung dịch, các vùng phân cực của các phân tử nước liền kề tạo liên kết Hydro với nhau tạo nên sức căng bề mặt Khi không có nước, liên kết Hydro có năng lượng khoảng 3-7 kal/mol Liên kết Hydro là liên kết yếu dễ
dàng bị phân huỷ bởi năng lượng nhỏ Lực liên kết Hydro lớn lực tương tác
Van der Waals Khác với tương tác Van der Waals, liên kết Hydro có tính định hướng Liên kết Hydro chỉ trở nên mạnh nhất khi
Trang 6nguyên tử H cho liên kết và nguyên tử nhận liên kết đối diện trực tiếp với nhau, khi góc liên kết vượt quá 30 0 thì lực liên kết yếu đi nhiều.
VI MỘT SỐ HỢP CHẤT CÓ LIÊN KẾT HYDRO
Các axit, rượu, phenol, aminoaxit, amin bậc một, amin bậc hai, H2O đều có liên kết Hydro.
-Liên kết Hydro ở etanol và
F H F H
-Liên kết Hydro ở Hydro florua-
Trang 7-Melamine (màu xanh) dễ dàng kết hợp với axit cyanuric (màu đỏ) qua liên kết
Hydro tạo kiểu liên kết phân tử hình mái ngói, lắng đọng và gây sỏi
thận-VII ỨNG DỤNG VÀ VAI TRÒ CỦA LIÊN KẾT HYDRO
Các liên kết Hydro có chiều dài xác định và hướng xác định nên tạo thành hình dạng ổn định của phân tử.
Liên kết Hydro có vai trò quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc không gian của các phân tử sinh học, đặc biệt là phân tử protein và phân tử acid
nucleic Trong protein, liên kết Hydro tạo nên cấu trúc bậc 2 của phân tử
Trong acid nucleic, các
nucleotide ở 2 chuỗi của ADN
hay 2 phần khác nhau của
chuỗi ARN liên kết với nhau
bằng liên kết Hydro theo
nguyên lý bổ sung để tạo
nên phân tử ADN và
ARN.Tham gia trong cấu trúc
của ADN, ARN A liên kết với
T bằng 2 liên kết Hydro, G
liên kết với X bằng 3 liên kết
Hydro, liên kết Hydro được
liên tục tạo thành với 1 lượng
rất lớn, tạo nên cấu trúc ADN
vừa linh động vừa bền vững.
Tham gia vào cấu trúc bậc 2
của protein Vì vậy, liên kết Hydro có vai trò duy trì cấu trúc và chức năng
của protein, ADN -Cấu tạo của
Liên kết hydro là “chìa khóa” để điều chế thuốc Theo quy tắc của
Trang 85 đến 10 liên kết Hydro Những tương tác này tồn tại giữa các trung
xuất hiện của đường hầm proton ( đường hầm proton thường liên kết
với liên kết Hydro) trong quá trình sao chép ADN được cho là chịu trách nhiệm về đột biến tế bào
Tính tan trong nước hay độ sôi cao của nhiều hợp chất như amoniac được giải thích thông qua liên kết Hydro.
Sự hiện diện của liên kết Hydro có thể gây ra sự bất thường trong sự tiếp nối bình thường của các trạng thái vật chất đối với một số hỗn hợp
thể là chất lỏng cho đến một nhiệt độ nhất định, sau đó rắn ngay cả khi nhiệt
độ tăng lên, và cuối cùng là chất lỏng một lần nữa khi nhiệt độ tăng lên trong
"khoảng thời gian bất thường" Cao su thông minh sử dụng liên kết Hydro làm phương tiện liên kết duy nhất của nó, để nó có thể "hàn gắn" khi bị rách,
vì liên kết Hydro có thể xảy ra giữa hai bề mặt của cùng một polymer.
Các nguyên liệu thực phẩm như carbohydrate bao gồm glucose,
fructose và sucrose, tất cả đều có nhóm OH và chịu trách nhiệm về liên kết Hydro Các tính chất kết dính của sơn và thuốc nhuộm được phát triển nhờ liên kết Hydro, tương tự như chất keo và mật ong đều dính do liên kết Hydro.
Liên kết Hydro rất quan trọng trong việc tạo ra sợi chỉ như bông, tơ và sợi tổng hợp cho quần áo Liên kết Hydro này làm cho chúng cứng và tạo ra
độ bền kéo Làm sạch và chất tẩy rửa vì các phần cực của xà phòng và chất tẩy rửa là nước do liên kết Hydro