Legaturi chimice intermoleculare

Legaturi chimice intermoleculare

1. Legatura de hidrogen

Legatura de hidrogen este o forma de atractie intermoleculara relativ puternica ce se manifesta datorita unor forte de natura electrostatica. Aceasta legatura este prezenta in combinatii care contin in molecula atomi de hidrogen, legati covalent de atomi puternic electronegativi. In aceste conditii, norul de electroni σ este atras mai puternic de elementul electronegativ. Hidrogenul, incarcat partial pozitiv, exercita atractie asupra unei perechi de electroni neparticipanti de la un element electronegativ vecin, ceea ce confera legaturii un caracter partial ionic.

Dupa modul de realizare, legatura de hidrogen poate fi intermoleculara si intramoleculara.

Legatura de hidrogen intermoleculara se realizeaza intre molecule, conducand la formarea de asociatii moleculare anorganice (acid fosforic, acid boric, hidroxid de aluminiu etc.) si organice (alcool metilic, acid oxalic etc.). Importanta biologica prezinta legaturile de hidrogen care se realizeaza intre grupe hidroxil si apa, intre grupe carboxil si apa, intre doua lantiri peptidice sau intre doua perechi de baze complementare din structura ADN-ului.

Legatura de hidrogen intramoleculara poate exista in interiorul diferitelor parti ale unei molecule. Acest tip de legatura conduce la formarea heterociclurilor, in cazul substantelor care contin in molecula hidrogen si un element ce poate genera legaturi de hidrogen, aflat in pozitii care sa permita interactiunea.

Legatura de hidrogen are un rol important in determinarea configuratiei spatiale adoptate de proteine si acizi nucleici. In cazul acestor macromolecule legaturile care se realizeaza intre anumite portiuni ale aceleiasi macromolecule determina o anumita configuratie, care este responsabila pentru rolul fiziologic sau biochimic al macromoleculelor respective. Prezenta legaturilor de hidrogen completeaza explicatiile legate de usurinta cu care se transforma proteinele si acizii nucleici.

2. Legaturi prin forte van der Waals

Fortele van der Waals sunt forte de natura fizica, de stabilitate mica, ce se exercita intre molecule nepolare, polare, precum si intre atomii gazelor monoatomice lichefiate sau solidificate. Aceste forte care apar ca urmare a polarizarii mutuale si actioneaza la distanta mica se clasifica in:

legaturi dipol-dipol prin forte de orientare care se manifesta intre molecule polare, datorita actiunii reciproce intre dipolii permanenti. Drept consecinta, are loc o orientare a pozitiilor reciproce a moleculelor polare, datorita atractiilor si respingerilor electrostatice dipol-dipol, care conduce la asocierea moleculelor in mici grupuri de dipoli (figura 4.7.).

Fig. nr. 4.7. Reprezentare schematica a legaturii van der Waals prin forte de orientare

legaturi prin forte de inductie, care se manifesta intre o molecula polara si una nepolara. In momentul apropierii, pana la o distanta care sa permita influentarea reciproca a doua astfel de molecule, exista tendinta ca electronii moleculei nepolare sa fie atrasi de sarcina partiala pozitiva a moleculei polare. Astfel, molecula polara induce un moment electric moleculei nepolare care devine dipol (figura 4.8.). Intre cei doi dipoli apar forte de atractie de natura electrostatica dipol-dipol.

legaturi prin forte de dispersie - forte exercitate intre molecule nepolare. Datorita vibratiei moleculelor pot aparea modificari temporare ale orbitei electronice fata de nucleu. Aceasta comportare conduce la aparitia unui moment de dipol temporar care induce in molecula vecina un dipol orientat contrar. In consecinta apar atractii dipol-dipol.

Fig nr. 4.8. Reprezentare schematica a legaturii van der Waals prin forte de inductie

Fortele van der Waals sunt forte de natura electrostatica, neorientate, nesaturate, deoarece nu sunt conditionate de transferul unor electroni de la un atom la altul sau de la o molecula la alta. Energia acestor interactiuni este dependenta de dimensiunea si forma moleculelor implicate, diminuand odata cu cresterea distantei dintre molecule. Se manifesta intre atomi neutri sau intre molecule cu invelisuri electronice stabile.