El Puente de Hidrógeno

El puente de hidrógeno, interacción que involucra un átomo de hidrógeno localizado entre un par de otros átomos que tienen una alta afinidad por los electrones; tal enlace es más débil que un enlace iónico o un enlace covalente pero más fuerte que las fuerzas de van der Waals.

Los puentes de hidrógeno pueden existir entre átomos en diferentes moléculas o en partes de la misma molécula. Un átomo de la pareja (el donante), generalmente un átomo de flúor, nitrógeno u oxígeno, se une covalentemente a un átomo de hidrógeno (-FH, -NH, o -OH), cuyos electrones comparte de manera desigual; su alta afinidad con los electrones hace que el hidrógeno tome una ligera carga positiva.

El otro átomo del par, también típicamente F, N, u O, tiene un par de electrones no compartidos, lo que le da una ligera carga negativa. Principalmente a través de la atracción electrostática, el átomo donante comparte efectivamente su hidrógeno con el átomo receptor, formando un enlace.

Debido a su extensa unión con el hidrógeno, el agua (H2O) es líquida en un rango mucho mayor de temperaturas que las que se esperan para una molécula de su tamaño. El agua es también un buen disolvente para los compuestos iónicos y muchos otros porque forma fácilmente enlaces de hidrógeno con el soluto.

La unión del hidrógeno entre los aminoácidos de una molécula lineal de proteínas determina la forma en que se pliega en su configuración funcional. Los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de los nucleótidos en las dos cadenas del ADN (pares de guaninas con citosina, adenina con timina) dan lugar a la estructura de doble hélice que es crucial para la transmisión de la información genética.puente de hidrogeno

¿Que hace puente de hidrógeno?

El puente de hidrógeno es un tipo especial de interacción entre moléculas: se forma siempre que un átomo de hidrógeno, unido a un átomo fuertemente electronegativo (capaz de atraer electrones), interactúa al mismo tiempo con otro átomo fuertemente electronegativo que tiene un único par de electrones, como el oxígeno, el nitrógeno o el flúor.

El puente se representa comúnmente como una línea punteada entre el átomo de hidrógeno y el otro átomo electronegativo, como se muestra en la figura.
Cuando un átomo de hidrógeno se une a un átomo fuertemente electronegativo, se produce una separación de cargas.

La molécula, aunque eléctricamente neutra, tiene una carga positiva parcial (indicada como δ+) en un lado y una carga negativa parcial (δ-) en el lado opuesto. El átomo de hidrógeno es el extremo positivo de la molécula.

Interactúa con el extremo negativo de una molécula vecina, formando un “puente” entre las dos moléculas. El puente de hidrógeno es un enlace direccional, lo que significa que es más fuerte cuando el átomo de hidrógeno está alineado con los dos átomos electronegativos.

Un solo puente de hidrógeno es relativamente débil: por lo general, sin embargo, se forma simultáneamente un gran número de estos enlaces. En conjunto, juegan un papel central en la determinación de las propiedades químicas y físicas de las sustancias polares como el fluoruro de hidrógeno y el agua.

El fluoruro de hidrógeno está compuesto de moléculas de HF. Debido a la diferencia en la electronegatividad entre H y F, se produce un puente de hidrógeno entre el átomo de hidrógeno de una molécula y el átomo de flúor de una molécula vecina.puentes de hidrogeno

Debido a la extensa red de puentes de hidrógeno entre moléculas, el HF tiene un punto de ebullición más alto que moléculas similares (HCl, HBr, HI) que contienen elementos del mismo grupo de la Tabla Periódica, pero más pesado y menos electronegativo. Por tal razón, el HF es líquido, mientras que el HCl, el HBr y el HI son gaseosos a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente.

Asimismo, las propiedades peculiares del agua se deben a la presencia de enlaces de hidrógeno entre moléculas. Las moléculas de agua, H2O, interactúan entre sí a través de la atracción de una cola positiva (el átomo de hidrógeno) con una cabeza negativa (el átomo de oxígeno).

Más precisamente, un átomo de hidrógeno, unido al oxígeno en una molécula de agua, se une por puente de hidrógeno al átomo de oxígeno de otra molécula, creando un puente entre los dos átomos de oxígeno.

La interacción a través de los puentes de hidrógeno es importante para las propiedades de muchas sustancias. Por ejemplo, las moléculas de agua interactúan con los solutos polares, determinando su solubilidad. Las macromoléculas biológicas, como las proteínas y los ácidos nucleicos, interactúan con el agua o entre sí, determinando su conformación en solución.

En la figura se muestran cuatro ejemplos de enlaces de hidrógeno. En el ácido desoxirribonucleico (ADN), la unión del hidrógeno entre la purina y las bases de la pirimidina es responsable de la estructura de la doble hélice.

Aunque la cantidad de energía necesaria para romper un solo puente de hidrógeno es bastante pequeña, en condiciones fisiológicas normales la doble hélice es estabilizada por un número muy alto de enlaces de hidrógeno.

Referencias

 

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