Concetti Chiave
- Il legame a idrogeno si forma tra un atomo di idrogeno legato a un elemento molto elettronegativo e un altro atomo di non metallo, creando un legame intermolecolare.
- Nell'acqua, i numerosi legami a idrogeno contribuiscono a mantenere la sua forma liquida e solida, nonostante la loro forza sia inferiore a quella dei legami ionici e covalenti.
- Questi legami sono responsabili della relativamente alta temperatura di ebollizione dell'acqua, che sarebbe inferiore a 100°C senza di essi.
- Il confronto con H2S evidenzia come, nonostante una massa molecolare maggiore, quest'ultimo rimanga un gas perché non forma legami a idrogeno.
- L'evaporazione dell'acqua è facilitata dai legami a idrogeno, permettendo agli organismi di regolare la temperatura attraverso la traspirazione.
Formazione del legame a idrogeno
Il legame a idrogeno o ponte idrogeno si forma quando nelle molecole é presente un atomo di idrogeno coinvolto in un legame covalente, con elementi molto elettronegativi, di massa atomica piccola e con doppietti elettronici non condivisi come fluoro, ossigeno o azoto, i quali attraggono a sé gli elettroni di legame, acquisendo una parziale carica negativa e lasciando l'idrogeno con una parziale carica positiva non piccola. L'atomo di idrogeno attira gli elettroni non condivisi del non metallo presente nella molecola a lui vicina e cio' crea un legame tra le due molecole. Ci sono analogie con il legame dativo, che pero' avviene all'interno della stessa molecola, mentre il legame a idrogeno é intermolecolare.
Qual è l'importanza del legame nell'acqua?
Nell'acqua vi sono moltissimi legami a idrogeno che si formano tra l'idrogeno di una molecola e il doppietto di un atomo di ossigeno di un'altra. Il numero di questi legami é enorme, e anche se la loro forza (comunque maggiore delle forze di Van der Waals) é nettamente minore di quella del legame ionico e del legame covalente, l'elevatissimo numero di questi legami mantiene l'acqua (che ha massa molecolare piccola) allo stato condensato.
Confronto con altri composti
Il legame a idrogeno é presente nell'acqua sia allo stato liquido sia allo stato solido, ed é responsabile della sua relativamente alta temperatura di ebollizione. Si comprende meglio questa proprietà facendo un confronto con il composto H2S, che ha massa molecolare maggiore ma non forma legami a idrogeno: esso a temperatura ambiente é un gas. Se non esistessero i legami a idrogeno, la temperatura di ebollizione dell'acqua sarebbe minore di 100°C.
Tuttavia, il legame non é cosi' forte da impedire l'evaporazione dell'acqua, processo importante dal punto di vista biologico in quanto gli esseri viventi eliminano l'acqua in eccesso abbassando nel contempo la loro temperatura, se necessario, attraverso la traspirazione.
Domande da interrogazione
- Qual è il meccanismo di formazione del legame a idrogeno?
- Perché i legami a idrogeno sono fondamentali per le proprietà dell'acqua?
- Come si confronta il legame a idrogeno dell'acqua con altri composti come H2S?
Il legame a idrogeno si forma quando un atomo di idrogeno, legato covalentemente a un elemento molto elettronegativo come fluoro, ossigeno o azoto, acquisisce una parziale carica positiva e attrae gli elettroni non condivisi di un altro atomo di non metallo, creando un legame intermolecolare (come descritto nel testo).
I legami a idrogeno presenti nell'acqua sono numerosi e, sebbene la loro forza sia inferiore a quella dei legami ionici e covalenti, contribuiscono a mantenere l'acqua allo stato condensato e a determinare la sua relativamente alta temperatura di ebollizione (come evidenziato nel testo).
A differenza dell'H2S, che ha una massa molecolare maggiore ma non forma legami a idrogeno e rimane un gas a temperatura ambiente, l'acqua, grazie ai suoi legami a idrogeno, ha una temperatura di ebollizione superiore a 100°C, dimostrando l'importanza di questi legami (come spiegato nel testo).
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