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Ligações de hidrogênio
A ligação de hidrogênio é um tipo especial de interação dipolo-dipolo que ocorre entre o par único de um átomo altamente eletronegativo (tipicamente N, O ou F) e o átomo de hidrogênio em uma ligação N–H, O–H ou F–H. Ligações de hidrogênio podem se formar entre moléculas diferentes (ligação de hidrogênio intermolecular) ou entre partes diferentes da mesma molécula (ligação de hidrogênio intramolecular). Versão original criada por Sal Khan.
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Transcrição de vídeo
RKA22JL - Olá, meu amigo ou minha amiga.
Tudo bem com você? Seja muito bem-vindo ou bem-vinda
a mais um vídeo da Khan Academy Brasil. E, neste vídeo, vamos conversar sobre
as ligações de hidrogênio. Aqui eu tenho três diferentes
tipos de moléculas. Na esquerda, eu tenho a amônia. Cada molécula de amônia tem um nitrogênio
ligado a três hidrogênios. No meio, eu tenho algo que provavelmente
você já está familiarizado, que é a água. Cada oxigênio está ligado
a dois hidrogênios. E aqui à direita,
eu tenho o fluoreto de hidrogênio. Cada flúor está
ligado a um hidrogênio. Agora, porque esses tipos
de moléculas são interessantes? E o que isso tem a ver
com as ligações de hidrogênio? A resposta simples é:
em cada um desses casos, temos hidrogênios ligados
a um átomo muito mais eletronegativo. Mesmo que sejam ligações covalentes,
elas serão ligações covalentes polares. Você vai ter um momento
de dipolo de ligação que vai do hidrogênio
ao átomo mais eletronegativo. Do hidrogênio até o átomo mais eletronegativo
e do hidrogênio até o átomo mais eletronegativo. O átomo mais eletronegativo
vai monopolizar os elétrons. Ou seja, os elétrons vão gastar
mais tempo com esse átomo. Assim, essa extremidade da molécula vai
ter uma carga parcial negativa e, nas outras extremidades,
onde temos os hidrogênios, teremos cargas parciais positivas. Outra forma de
pensar sobre isso é que, se você realizar uma soma vetorial
com esses momentos de dipolo, você vai ter um momento
de dipolo líquido para essa molécula inteira, e isso será algo
parecido com isso aqui. Afinal, estamos lidando
com moléculas polares, e a polaridade vem
dessa simetria. Ou seja, você tem um átomo
muito eletronegativo ligado ao hidrogênio. Aqui nós temos o oxigênio,
que é um átomo muito eletronegativo e que também está
ligado ao hidrogênio. Com isso, essa extremidade
terá uma carga parcial negativa e essas extremidades terão cargas
parcialmente positivas. Agora, para o
fluoreto de hidrogênio, temos essa extremidade
tendo uma carga parcial positiva e essa outra extremidade
tendo uma carga parcial negativa. Enfim, o que você acha
que poderia acontecer quando essas moléculas
interagirem umas com as outras? O nitrogênio da extremidade dessa amônia
pode ser atraído por um desses hidrogênios, que têm uma carga
parcial positiva bem aqui. Ou esse hidrogênio,
que tem uma carga parcial positiva, pode ser atraído pelo nitrogênio,
que tem uma carga parcial negativa. E essa atração entre a extremidade
do hidrogênio, que é parcialmente positiva, e a extremidade de outra molécula
que é parcialmente negativa forma o que chamamos de
ligações de hidrogênio. As ligações de hidrogênio são forças intermoleculares
que serão adicionadas à força intermolecular total, ou seja, a coisas como as forças
de dispersão de London. Isso faz com que o ponto
de ebulição de uma molécula seja mais alto do que se você pensasse apenas
sobre as forças de dispersão de London. E para deixar isso claro,
você pode olhar para esse gráfico. Você pode ver que todas essas moléculas são formadas
entre átomos do segundo período e hidrogênio. Repare que todas essas moléculas
iniciais têm massas molares semelhantes. Temos o metano, a amônia,
o fluoreto de hidrogênio e a água. Se estivéssemos apenas pensando sobre
as forças de dispersão de London, as forças de dispersão de London são proporcionais à
polarizabilidade de uma molécula, que é proporcional ao tamanho da nuvem eletrônica,
que é proporcional à massa molar. De um modo geral, essas moléculas são formadas
com elementos do segundo período, aqui com elementos do terceiro período,
aqui com elementos do quarto período e aqui com elementos
do quinto período. As massas moleculares aumentam à medida
que a gente avança nos períodos. Repare que, ao observar o ponto
de ebulição nesse gráfico, existe uma espécie de
tendência ascendente. Isso ocorre devido às forças de dispersão
de London, porém, em qualquer período, a gente vê uma espécie de diferença e,
em particular, você vê muita diferença aqui para essas moléculas formadas com o oxigênio,
com o flúor, e com o nitrogênio. Essas moléculas, apesar de terem massas
molares semelhantes, têm pontos de ebulição
muito diferentes. Sendo assim, deve haver algum outro tipo
de força intermolecular aqui no jogo além das forças de dispersão de London. Sim, de fato, existe. O que está em jogo aqui
são as ligações de hidrogênio. Talvez você esteja um pouquinho curioso
ou curiosa sobre uma coisa. Olha essas moléculas formadas com os elementos
do terceiro período e do quarto período. Eles não possuem o
mesmo ponto de ebulição, o que faz total sentido em relação às
forças de dispersão de London, afinal, eles têm
massas molares diferentes. E a diferença
que você vê aqui também se deve a outras coisas
além das forças de dispersão de London, em particular, à força dipolo-dipolo,
que também está no jogo. Mas o que você pode perceber é que
essa diferença é bem maior para essas moléculas que são formadas
com nitrogênio e hidrogênio, com flúor e com o hidrogênio,
e com oxigênio e hidrogênio. Isso se deve ao fato de que as
ligações de hidrogênio podem ser vistas como uma forma mais intensa
das forças dipolo-dipolo. As ligações de hidrogênio são casos
especiais das forças dipolo-dipolo. Sendo assim, quando estamos falando
sobre ligações de hidrogênio, nós estamos falando sobre um caso
específico de uma ligação entre dipolos. A ligação entre o hidrogênio e um átomo mais
eletronegativo, como, por exemplo, o nitrogênio, o oxigênio ou o flúor. Ou seja, estamos falando especificamente
sobre aquela parte da molécula, aquela parte do hidrogênio,
que tem uma carga parcialmente positiva, sendo atraída por uma extremidade
parcialmente negativa de outra molécula. Ou seja, quando falamos
sobre as interações dipolo-dipolo, estamos falando sobre as
ligações clássicas entre um dipolo molecular e as ligações formadas
através das ligações de hidrogênio. Um detalhe interessante é que
essas ligações de hidrogênio não precisam nem mesmo correr
entre moléculas semelhantes. Por exemplo, a gente poderia ter
uma ligação de hidrogênio entre uma molécula de amônia
e uma molécula de água. Ou uma molécula de água
com o fluoreto de hidrogênio. Um detalhe interessante
que eu ainda não falei, mas esses tipos de ligações são muito
importantes em biologia. Por exemplo, isso aqui que eu estou
mostrando agora é uma estrutura do DNA. Perceba que os pares de bases do DNA, que você pode imaginar como sendo
degraus de uma escada, são formados por
ligações de hidrogênio. Essas ligações de hidrogênio são fortes o suficiente
para manter essa dupla hélice junta, mas elas podem ser quebradas na hora
que têm que replicar ou transcrever o DNA. As ligações de hidrogênio também são um
grande negócio em proteínas. Você vai aprender na aula de biologia que as
proteínas são feitas em cadeias de aminoácidos e a função é fortemente influenciada
pela forma dessa proteína. E essa forma é influenciada
por ligações de hidrogênio que podem se formar entre os
aminoácidos que compõem a proteína. Portanto, meu amigo ou minha amiga,
as ligações de hidrogênio estão por toda parte. Existem muitas ligações de hidrogênio
em seu corpo agora, nesse momento,
e não é por causa do DNA. Não se esqueça que a maior parte
do seu corpo é água. Sendo assim, a vida como a conhecemos
não existiria sem as ligações de hidrogênio. Eu espero que você tenha compreendido tudo
direitinho o que conversamos até aqui. E, mais uma vez, eu quero deixar para você
um grande abraço, e até a próxima!