Contoh ikatan hidrogen

Ikatan hidrogen terjadi ketika atom hidrogen mengalami tarik-menarik dipol-ke atom elektronegatif. Biasanya, ikatan hidrogen terjadi antara hidrogen dan fluor, oksigen, atau nitrogen. Kadang-kadang ikatan itu intramolekul, atau antara atom-atom suatu molekul, dan bukan antara atom-atom molekul yang terpisah (antar molekul).

Ketika hidrogen secara kovalen berikatan dengan atom yang sangat elektronegatif, seperti fluor, klor, oksigen, atau nitrogen, atom H memiliki muatan parsial positif, ditulis Hδ +. Hδ + secara fisik sangat kecil, sehingga kepadatan muatannya sangat tinggi.

Bayangkan atom negatif atau elektronegatif lain, katakanlah pada molekul yang berbeda, mendekati Hδ +; akan ada daya tarik timbal balik, menghasilkan daya tarik dipol-dipol yang sangat kuat. Daya tarik ini disebut ikatan hidrogen. Secara umum, ikatan hidrogen lebih lemah dari ikatan ionik dan kovalen, tetapi lebih kuat dari gaya van der Waals.
gaya van der Waals.

Ikatan Hidrogen dalam Air

Contoh ikatan hidrogen yang paling dikenal adalah air: Setiap molekul air dapat diikat dengan hidrogen menjadi sebanyak empat molekul air lainnya. Dalam air pada suhu kamar, jumlah rata-rata ikatan hidrogen per molekul air adalah 3,6.

Pergerakan termal acak dari molekul memastikan bahwa masa hidup setiap ikatan hidrogen individu dalam air pendek, rata-rata hanya 10 picoseconds. Namun, waktu untuk membentuk ikatan baru bahkan lebih pendek.

Untuk memutus ikatan hidrogen tunggal dalam air secara permanen membutuhkan 21 kJ mol-1, input energi yang signifikan. Hasilnya adalah titik leleh dan titik didih air jauh lebih tinggi daripada yang diperkirakan untuk molekul dengan berat molekul rendah.

Ikatan Hidrogen dalam Air
Ikatan Hidrogen dalam Air

Air vs Metana

Pertimbangkan air vs metana. Molekul air agak saling tertarik satu sama lain melalui ikatan hidrogen, sementara gaya van der Waals menang dalam metana. Jadi, meskipun massa molekulnya serupa, pada 18 untuk air dan 16 untuk metana, sifat fisika mereka sangat berbeda. Misalnya, air meleleh pada 0,00 ° C dan mendidih pada 99,98 ° C; metana meleleh pada -182,5 ° C dan mendidih pada -161,5 ° C.

Air vs Hidrogen Sulfida

Belerang berada dalam kelompok 16 dari tabel periodik, sama dengan oksigen. Belerang lebih berat daripada oksigen, jadi H2S harus memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih tinggi daripada H2O. Namun, ini tidak terjadi karena sulfur kurang elektronegatif daripada oksigen, dan oleh karena itu ikatan hidrogen dalam H2S lemah.

Ikatan hidrogen dalam Amonia dan Hidrogen Fluorida

Fluor dan nitrogen adalah unsur yang paling elektronegatif dalam kelompok tabel periodiknya, dan ikatan hidrogen diamati dalam hidrogen fluorida dan amonia. Seperti dalam kasus air, titik leleh dan titik didih hidrogen fluorida dan amonia lebih tinggi daripada hidrida unsur yang lebih berat dalam kelompoknya.

Ikatan Hidrogen dalam DNA

Pasangan basa DNA menghubungkan dua rantai heliksnya. Pasangan basa membawa informasi genetik DNA. Pasangan basa pada satu heliks terkait dengan pasangan basa pada heliks lainnya oleh ikatan hidrogen. Dengan demikian ikatan hidrogen menyatukan heliks, menciptakan heliks ganda yang terkenal.

Ketika DNA bereplikasi, ikatan hidrogen putus, memungkinkan kedua heliks untuk berpisah. Dengan cara ini, ikatan hidrogen memainkan peran penting dalam mekanisme kunci-dan-gembok pasangan pasangan basa dari replikasi DNA.

Ikatan Hidrogen dalam DNA
Ikatan Hidrogen dalam DNA

Ikatan Hidrogen dalam Wol

Seperti serat protein lainnya, wol memiliki ikatan hidrogen. Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana ikatan hidrogen (titik oranye) menghubungkan kumparan rantai α-helix wol (hijau). Jika pakaian wol dicuci pada suhu tinggi, ikatan hidrogen dihancurkan, gulungan kehilangan elastisitasnya, dan pakaian menjadi cacat.

Ikatan Hidrogen dalam Wol
Ikatan Hidrogen dalam Wol

Contoh ikatan hidrogen

Berikut adalah daftar molekul yang menunjukkan ikatan hidrogen:

  • air (H2O): Air adalah contoh ikatan hidrogen yang sangat baik. Ikatan adalah antara hidrogen dari satu molekul air dan atom oksigen dari molekul air lain, bukan antara dua atom hidrogen (kesalahpahaman umum). Cara kerjanya adalah sifat polar dari molekul air berarti setiap atom hidrogen mengalami tarikan terhadap oksigen yang terikat dan ke sisi non-hidrogen dari atom oksigen dari molekul air lainnya. Ikatan hidrogen dalam air menghasilkan struktur kristal es, membuatnya lebih padat dari air dan mampu mengapung.
  • Kloroform (CHCl3): Ikatan hidrogen terjadi antara hidrogen dari satu molekul dan karbon dari molekul lain.
  • ammonia (NH3): Ikatan hidrogen terbentuk antara hidrogen satu molekul dan nitrogen lainnya. Dalam kasus amonia, ikatan yang terbentuk sangat lemah karena setiap nitrogen memiliki satu pasangan elektron bebas. Ikatan hidrogen jenis ini dengan nitrogen juga terjadi pada metilamin.
  • Asetilaseton (C5H8O2): Ikatan hidrogen intramolekul terjadi antara hidrogen dan oksigen.
  • DNA: Ikatan hidrogen terbentuk antara pasangan basa. Ini memberi DNA bentuk heliks ganda dan memungkinkan replikasi untaian, karena mereka “membuka ritsleting” di sepanjang ikatan hidrogen.
  • nilon: Ikatan hidrogen ditemukan antara unit berulang polimer.
  • Asam hidrofluorik (HF): Asam hidrofluorik membentuk apa yang disebut ikatan hidrogen simetris, yang lebih kuat dari ikatan hidrogen biasa. Ikatan jenis ini juga terbentuk dalam asam format.
  • protein: Ikatan hidrogen menghasilkan lipatan protein, yang membantu molekul menjaga stabilitas dan mengasumsikan konfigurasi fungsional.
  • polimer: Polimer yang mengandung gugus karbonil atau amida dapat membentuk ikatan hidrogen. Contohnya termasuk urea dan poliuretan dan selulosa polimer alami. Ikatan hidrogen dalam molekul-molekul ini meningkatkan kekuatan tarik dan titik lelehnya.
  • alkohol: Etanol dan alkohol lainnya mengandung ikatan hidrogen antara hidrogen dan oksigen.

Tinggalkan Balasan