1.4    Wiązanie wodorowe (mostki wodorowe)

Jednym ze szczególnych oddziaływań międzycząsteczkowych jest wiązanie wodorowe. Występuje ono pomiędzy kowalentnie (I.3.2.2) związanym atomem wodoru, a elektroujemnymi atomami sąsiedniej cząsteczki.Rys. 1.03 przedstawia najmocniejsze tego rodzaju wiązanie tworzące się pomiędzy cząsteczkami flurowodoru. Elektrododatni atom wodoru oddziaływuje elektrostatycznie z elektroujemnym atomem fluoru. Energia tego wiązania wynosi . 

Rys. 1.04 ilustruje z kolei wiązanie wodorowe pomiędzy cząsteczkami wody.

 Rys. 1.04. Wiązania wodorowe pomiędzy cząsteczkami wody.

Tworzenie się wiązań wodorowych ma silny wpływ na własności wielu związków. W tablicy 1.3 porównano niektóre własności wodorków niemetali. Dla analogicznych wodorków w obrębie danej grupy układu okresowego, dla których wiązania wodorowe nie mają istotnego znaczenia, temperatura wrzenia i topnienia rośnie  wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej (grupa IV i VIII). Wodorki z pierwiastkami grupy V, VI i VII zachowują się nieco inaczej (rys. 1.05). Substancje  o małej masie molowej: , ,  posiadają anomalnie wysokie temperatury wrzenia i topnienia (porównaj  i ,  i  oraz  i ) w porównaniu z ich cięższymi analogami. Ta nieoczekiwanie wysoka temperatura potrzebna jest do zniszczenia silnych wiązań wodorowych  przy uwalnianiu cząsteczek w czasie zmian stanu skupienia.

Rys.1.05. Temperatura wrzenia wybranych wodorków i gazów szlachetnych.

Wiązania wodorowe mają duże znaczenie w budowie materii organicznej.  Rys. 1.06 pokazuje podwójną spiralę DNA, w której dwa łańcuchy DNA połączone są mostkami wodorowymi (1.06a i 1.06b).

Rys.1.06. Schemat połączenia dwóch łańcuchów  DNA poprzez mostki wodorowe.

Rys.1.06a i b. Mostki wodorowe pomiędzy zasadowymi połączeniami azotowymi (a) cytozyna-guanidyna (trzy mostki wodorowe) (b) tymina adenina (dwa mostki wodorowe) łączące łańcuchy DNA.

W tablicy 1.3. przedstawiono własności fizykochemiczne wybranych wodorków niemetali.