Liên kết hydrogen là gì? Cấu tạo, tính chất và công dụng của liên kết hydrogen

Nắm bắt thuật ngữ liên kết hydrogen là gì sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các kiến thức cơ bản trong hóa học, cũng như lý giải nhiều hiện tượng và quy luật tự nhiên khác. Trong bài viết hôm nay, FPT Shop sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn toàn diện về cấu trúc, đặc điểm và công dụng của liên kết hydrogen, đừng bỏ lỡ nhé.

Liên kết hydrogen là gì?

Liên kết hydrogen là một liên kết mạnh mẽ giữa H+ với một nguyên tử khác có hóa trị 1 hoặc một nhóm có độ âm điện cao hơn. Liên kết này có tính định hướng cao giúp tạo ra khoảng cách giữa các phân tử ngắn, phản ứng tốt nhất khi nguyên tố có độ âm điện cao.

Điều kiện để hình thành liên kết hydrogen:

• Điều kiện cần: Hợp chất cần chứa nguyên tử H.
• Điều kiện đủ: Các nguyên tố liên kết trực tiếp với H bắt buộc có cặp electron đôi tự do.

Ví dụ: Trong các hợp chất CH3COONH4, HCHO, H2O, NH3 và CH4 thì: 

• CH4 và HCHO có các nguyên tố Hidro không liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn, do đó không tạo thành liên kết hydrogen.
• CH3COONH4 có nguyên tố Hidro liên kết với Nitơ, nhưng chất này lại không đảm bảo có cặp electron tự do. Chính vì thế cũng không thể hình thành liên kết hydrogen.

Liên kết hydrogen được chia thành nhiều loại:

• Liên kết hydrogen tăng cường polymer.
• Liên kết hydrogen giữa 2 phân tử nước trong nước.
• Liên kết hydrogen giữa kháng thể và kháng nguyên.
• Liên kết hydrogen giữa các một chất nền và một enzyme.
• Liên kết hydrogen của các đoạn phiên mã DNA.
• Liên kết hydrogen giữa 2 sợi DNA tạo thành các chuỗi kép.
• Liên kết hydrogen giữa các sợi vải.
• Liên kết hydrogen hình thành cấu trúc chuỗi cấp trong các protein.

Cấu tạo của liên kết hydrogen trong nước

Sau khi nắm rõ khái niệm liên kết hydrogen là gì, chúng ta sẽ khám phá cấu tạo của nó trong nước:

• Ở điều kiện áp suất chuẩn và nhiệt độ 4 độ C, nước có khối lượng riêng là 1g/m3. 
• Ở nhiệt độ từ 4 độ C trở lên, nước nóng nở lạnh co. 
• Ở nhiệt độ dưới 4 độ C, nước lạnh nở nóng và co lại. Lý do là vì các phân tử nước hình thành các hình thể đặc biệt với các góc liên kết Hidro 104 độ 45 phút. Khi nước được làm lạnh, các phân tử nước sẽ tách rời và tạo nên các liên kết lục giác (gồm 1 phân tử nước tạo thành 4 phân tử nước khác). Do đó đá có xu hướng nổi lên trên bề mặt mà không bị chìm xuống.

Tính chất đặc trưng của liên kết hydrogen là gì?

Liên kết hydrogen có những tính chất đặc trưng sau đây: 

Trạng thái của chất

Liên kết hydrogen gồm 2 dạng là Dimer và Polime. Trong đó:

• Các polime được hình thành từ H2O, HF và một số chất khác. Các liên kết hydrogen này diễn ra phức tạp, khó linh động làm cho các chất này tồn tại ở trạng thái lỏng hoặc rắn. 
• Dimer là các chất không có năng lượng liên kết Hidro.

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi

Những chất có liên kết hydrogen thường có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn vì khi chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng, lỏng sang khí sẽ cần tiêu hao nhiều năng lượng để bẻ gãy cấu trúc phân tử nước. 

Độ tan 

Các liên kết hydrogen hình thành giữa chất tan và nước (hoặc dung môi) càng nhiều thì độ tan càng lớn. Lúc này, các liên kết bắt đầu tách rời giữa nhiều phân tử nước và liên kết với các phân tử trong chất tan. 

Xem thêm: Góc giải đáp: Nên mua máy lọc nước 1 vòi hay 2 vòi? Loại nào phù hợp với gia đình bạn?

Độ điện ly

Giữa các phân tử Hiđro thường ít sự linh động do đó rất khó điện li. Đây là lý do vì sao đường và ancol là chất không có khả năng điện ly. 

Liên kết hidro trong nước

Các phân tử nước tương tác với nhau bởi những liên kết Hydro, tuy nhiên, chúng không bền vững, mà chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn. Sau đó, các phân tử nước sẽ tách ra và liên kết ngẫu nhiên với phân tử nước khác.

Công dụng của liên kết hydrogen là gì?

• Liên kết hydrogen giúp ổn định các phân tử nước, giúp chúng tương tác với nhau và duy trì chất lỏng trong một phạm vi rộng. 
• Liên kết hydrogen có thể làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước. Qua đó tạo sự cân bằng và giảm thiểu lượng nước bốc hơi trong tự nhiên, điều hòa quá trình tuần hoàn của nước. 
• Các liên kết hydrogen làm cho đá và băng trở nên nhẹ hơn nước lỏng. Vì thế mà chúng sẽ nổi lên trên mặt nước dù đá có cấu tạo là một chất rắn.
• Hệ sinh thái và tuần hoàn tự nhiên của trái đất phụ thuộc rất nhiều vào liên kết hydrogen, chẳng hạn như giúp băng tan, nước bay hơi và sinh ra mưa. Nếu không có liên kết hydrogen, khả năng tuần hoàn nước sẽ bị gián đoạn, nước không dịch chuyển từ thể rắn sang lỏng hay lỏng sang khí, gây ra nhiều hệ lụy khác đối với trái đất.
• Liên kết hydrogen cũng giúp chống lại những thay đổi khí hậu cực đoan, điều chỉnh nhiệt độ toàn cầu.

Tạm kết

Như vậy, FPT Shop đã thông tin đến bạn khái niệm liên kết hydrogen là gì, cấu tạo và ứng dụng thực tiễn của loại liên kết này trong cuộc sống. Kèm theo đó là lý giải  tại sao liên kết hydrogen lại quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ, công nghiệp và y học. Hy vọng bài viết sẽ giúp bạn có cái nhìn sâu sắc về chủ đề này. 

Xem thêm:

• Có nên mua máy lọc nước không? 3 lợi ích lớn nhất mà máy lọc nước đem lại cho đời sống
• Máy lọc nước giá tầm 3 triệu tốt nhất 2024, nhiều lõi lọc hiện đại, tiện ích thông minh

Nếu bạn quan tâm đến các sản phẩm máy lọc nước chính hãng, bán chạy tại FPT Shop, hãy truy cập vào trang web chính thức để xem thông tin và giá bán sản phẩm. Để nhận tư vấn và hỗ trợ nhanh chóng, có thể gọi đến tổng đài miễn phí 1800 6601, đội ngũ nhân viên của chúng tôi sẵn sàng phục vụ bạn.

Xem ngay các model máy lọc nước cao cấp tại đây:

• Máy lọc nước giá rẻ