Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Comment se forment les molécules polaires
- Comment se forment les liaisons hydrogène
- Liens d'hydrogène dans l'eau
Les molécules polaires comprenant un atome d'hydrogène peuvent former des liaisons électrostatiques appelées liaisons hydrogène. L'atome d'hydrogène est unique en ce sens qu'il est composé d'un seul électron autour d'un seul proton. Lorsque l'électron est attiré par les autres atomes de la molécule, la charge positive du proton exposé entraîne une polarisation moléculaire.
Ce mécanisme permet à ces molécules de former de fortes liaisons hydrogène au-delà des liaisons covalentes et ioniques qui sont à la base de la plupart des composés. Les liaisons hydrogène peuvent conférer des propriétés spéciales aux composés et rendre les matériaux plus stables que les composés ne pouvant former de liaisons hydrogène.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Les molécules polaires comprenant un atome d'hydrogène dans une liaison covalente ont une charge négative à une extrémité de la molécule et une charge positive à l'autre extrémité. Le seul électron de l'atome d'hydrogène migre vers l'autre atome lié par covalence, laissant le proton d'hydrogène chargé positivement exposé. Le proton est attiré par l'extrémité chargée négativement d'autres molécules, formant une liaison électrostatique avec l'un des autres électrons. Cette liaison électrostatique est appelée liaison hydrogène.
Comment se forment les molécules polaires
Dans les liaisons covalentes, les atomes partagent des électrons pour former un composé stable. Dans les liaisons covalentes non polaires, les électrons sont partagés également. Par exemple, dans une liaison peptidique non polaire, les électrons sont partagés à parts égales entre l'atome de carbone du groupe carbonyle carbone-oxygène et l'atome d'azote du groupe azote-hydrogène.
Pour les molécules polaires, les électrons partagés dans une liaison covalente ont tendance à se rassembler d'un côté de la molécule, tandis que l'autre côté se charge positivement. Les électrons migrent parce que l'un des atomes a une plus grande affinité pour les électrons que les autres atomes de la liaison covalente. Par exemple, alors que la liaison peptidique elle-même est non polaire, la structure de la protéine associée est due aux liaisons hydrogène entre l'atome d'oxygène du groupe carbonyle et l'atome d'hydrogène du groupe amide.
Les configurations de liaisons covalentes typiques associent des atomes qui ont plusieurs électrons dans leur enveloppe externe à ceux qui ont besoin du même nombre d'électrons pour compléter leur enveloppe externe. Les atomes partagent les électrons supplémentaires de l'ancien atome et chaque atome possède parfois une coquille externe complète.
Souvent, l'atome qui a besoin d'électrons supplémentaires pour compléter sa couche externe attire les électrons plus fortement que l'atome fournissant les électrons supplémentaires. Dans ce cas, les électrons ne sont pas partagés de manière égale et ils passent plus de temps avec l'atome récepteur. En conséquence, l'atome récepteur a tendance à avoir une charge négative tandis que l'atome donneur est chargé positivement. De telles molécules sont polarisées.
Comment se forment les liaisons hydrogène
Les molécules qui incluent un atome d'hydrogène lié de manière covalente sont souvent polarisées car le seul électron de l'atome d'hydrogène est maintenu relativement lâche. Il migre facilement vers l'autre atome de la liaison covalente, laissant de côté l'unique proton de l'atome d'hydrogène chargé positivement.
Lorsque l'atome d'hydrogène perd son électron, il peut former une forte liaison électrostatique car, contrairement aux autres atomes, il ne possède plus d'électrons protégeant la charge positive. Le proton est attiré par les électrons des autres molécules et la liaison résultante est appelée liaison hydrogène.
Liens d'hydrogène dans l'eau
Les molécules d'eau, de formule chimique H2O, sont polarisés et forment de fortes liaisons hydrogène. Le seul atome d'oxygène forme des liaisons covalentes avec les deux atomes d'hydrogène mais ne partage pas les électrons de manière égale. Les deux électrons de l'hydrogène passent le plus clair de leur temps avec l'atome d'oxygène, qui se charge négativement. Les deux atomes d'hydrogène deviennent des protons chargés positivement et forment des liaisons hydrogène avec les électrons à partir des atomes d'oxygène d'autres molécules d'eau.
Parce que l'eau forme ces liaisons supplémentaires entre ses molécules, elle possède plusieurs propriétés inhabituelles. L'eau a une tension superficielle exceptionnellement forte, un point d'ébullition exceptionnellement élevé et nécessite beaucoup d'énergie pour passer de l'eau liquide à la vapeur. Ces propriétés sont typiques des matériaux pour lesquels les molécules polarisées forment des liaisons hydrogène.