Sự khác biệt giữa liên kết hydro và liên kết hóa trị

Liên kết hydro và liên kết hóa trị

Liên kết hóa học giữ các nguyên tử và phân tử lại với nhau. Liên kết rất quan trọng trong việc xác định hành vi hóa học và vật lý của các phân tử và nguyên tử. Theo đề xuất của nhà hóa học người Mỹ G.N.Lewis, các nguyên tử ổn định khi chúng chứa tám electron trong vỏ hóa trị của chúng. Hầu hết các nguyên tử có ít hơn tám electron trong vỏ hóa trị của chúng (trừ các khí hiếm trong nhóm 18 của bảng tuần hoàn); do đó, chúng không ổn định. Các nguyên tử này có xu hướng phản ứng với nhau để trở nên ổn định. Do đó, mỗi nguyên tử có thể đạt được một cấu hình điện tử khí hiếm. Liên kết cộng hóa trị là một liên kết hóa học như vậy kết nối các nguyên tử trong các hợp chất hóa học. Liên kết hydro là sự hấp dẫn liên phân tử giữa các phân tử.

Liên kết hydro

Khi hydro được gắn vào một nguyên tử có độ âm điện như flo, oxy hoặc nitơ, sẽ tạo ra một liên kết cực. Do độ âm điện, các electron trong liên kết sẽ bị thu hút bởi nguyên tử điện hơn so với nguyên tử hydro. Do đó, nguyên tử hydro sẽ có điện tích dương một phần, trong khi đó nguyên tử có độ âm điện lớn hơn sẽ có điện tích âm một phần. Khi hai phân tử có sự phân tách điện tích này ở gần nhau, sẽ có một lực hút giữa hydro và nguyên tử tích điện âm. Sự hấp dẫn này được gọi là liên kết hydro. Liên kết hydro tương đối mạnh hơn các tương tác lưỡng cực khác và chúng quyết định hành vi phân tử. Ví dụ, các phân tử nước có liên kết hydro liên phân tử. Một phân tử nước có thể tạo thành bốn liên kết hydro với một phân tử nước khác. Vì oxy có hai cặp đơn độc, nó có thể tạo thành hai liên kết hydro với hydro tích điện dương. Sau đó, hai phân tử nước có thể được gọi là mờ hơn. Mỗi phân tử nước có thể liên kết với bốn phân tử khác vì khả năng liên kết hydro. Điều này dẫn đến điểm sôi cao hơn cho nước, mặc dù một phân tử nước có trọng lượng phân tử thấp. Do đó, năng lượng cần thiết để phá vỡ các liên kết hydro khi chúng đang ở giai đoạn khí là cao. Hơn nữa, liên kết hydro xác định cấu trúc tinh thể của băng. Sự sắp xếp độc đáo của mạng lưới băng giúp nó nổi trên mặt nước, do đó bảo vệ đời sống thủy sinh trong thời kỳ mùa đông. Khác với điều này, liên kết hydro đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống sinh học. Cấu trúc ba chiều của protein và DNA chỉ dựa trên các liên kết hydro. Liên kết hydro có thể bị phá hủy bởi lực nóng và lực cơ học.

Liên kết hóa trị

Khi hai nguyên tử có độ chênh lệch độ âm tương tự hoặc rất thấp phản ứng với nhau, chúng tạo thành liên kết cộng hóa trị bằng cách chia sẻ các electron. Cả hai nguyên tử có thể có được cấu hình điện tử khí hiếm bằng cách chia sẻ các electron theo cách này. Phân tử là sản phẩm do sự hình thành liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử. Ví dụ, khi các nguyên tử tương tự được nối để tạo thành các phân tử như Cl₂, H₂, hoặc P₄, mỗi nguyên tử được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Phân tử metan (CH₄) cũng có liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử carbon và hydro. Metan là một ví dụ cho một phân tử có liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử có độ chênh lệch độ âm điện rất thấp.