Waterstofbinding versus covalente binding
Chemische bindingen houden atomen en moleculen bij elkaar. Bindingen zijn belangrijk bij het bepalen van het chemische en fysische gedrag van moleculen en atomen. Zoals voorgesteld door de Amerikaanse chemicus G. N. Lewis, zijn atomen stabiel als ze acht elektronen in hun valentieschil bevatten. De meeste atomen hebben minder dan acht elektronen in hun valentieschillen (behalve de edelgassen in groep 18 van het periodiek systeem); daarom zijn ze niet stabiel. Deze atomen hebben de neiging om met elkaar te reageren om stabiel te worden. Zo kan elk atoom een elektronische configuratie van edelgas bereiken. Covalente binding is zo'n chemische binding die atomen in chemische verbindingen verbindt. Waterstofbindingen zijn intermoleculaire attracties tussen moleculen.
Waterstofbindingen
Als waterstof wordt gehecht aan een elektronegatief atoom zoals fluor, zuurstof of stikstof, ontstaat er een polaire binding. Vanwege de elektronegativiteit zullen de elektronen in de binding meer worden aangetrokken door het elektronegatieve atoom dan door het waterstofatoom. Daarom krijgt het waterstofatoom een gedeeltelijke positieve lading, terwijl het meer elektronegatieve atoom een gedeeltelijke negatieve lading krijgt. Wanneer twee moleculen met deze ladingsscheiding dichtbij zijn, zal er een aantrekkingskracht zijn tussen waterstof en het negatief geladen atoom. Deze aantrekkingskracht staat bekend als waterstofbinding. Waterstofbindingen zijn relatief sterker dan andere dipoolinteracties en bepalen het moleculaire gedrag. Watermoleculen hebben bijvoorbeeld een intermoleculaire waterstofbinding. Eén watermolecuul kan vier waterstofbruggen vormen met een ander watermolecuul. Omdat zuurstof twee eenzame paren heeft, kan het twee waterstofbruggen vormen met positief geladen waterstof. Dan kunnen de twee watermoleculen een dimeer worden genoemd. Elk watermolecuul kan zich binden met vier andere moleculen vanwege het vermogen om waterstof te binden. Dit resulteert in een hoger kookpunt voor water, ook al heeft een watermolecuul een laag molecuulgewicht. Daarom is de energie die nodig is om de waterstofbruggen te verbreken wanneer ze naar de gasfase gaan hoog. Verder bepalen waterstofbruggen de kristalstructuur van ijs. De unieke opstelling van het ijsrooster helpt het op het water te drijven en beschermt zo het waterleven in de winterperiode. Verder speelt waterstofbinding een vitale rol in biologische systemen. De driedimensionale structuur van eiwitten en DNA is uitsluitend gebaseerd op waterstofbruggen. Waterstofbindingen kunnen worden vernietigd door verhitting en mechanische krachten.
Covalente obligaties
Als twee atomen met een vergelijkbaar of zeer laag elektronegativiteitsverschil met elkaar reageren, vormen ze een covalente binding door elektronen te delen. Beide atomen kunnen de elektronische configuratie van het edelgas verkrijgen door op deze manier elektronen te delen. Molecuul is het product dat wordt verkregen door de vorming van covalente bindingen tussen atomen. Als dezelfde atomen bijvoorbeeld worden samengevoegd om moleculen te vormen zoals Cl2, H2 of P4, elk atoom is aan een ander gebonden door een covalente binding. Methaanmolecuul (CH4) heeft ook covalente bindingen tussen koolstof- en waterstofatomen. Methaan is een voorbeeld van een molecuul met covalente bindingen tussen atomen met een zeer laag elektronegativiteitsverschil.
Wat is het verschil tussen waterstof- en covalente bindingen?
• Covalente bindingen ontstaan tussen atomen om een molecuul te produceren. Waterstofbindingen zijn te zien tussen moleculen.
• Waterstofatoom moet aanwezig zijn om een waterstofbrug te hebben. Covalente bindingen kunnen optreden tussen twee atomen.
• Covalente bindingen zijn sterker dan waterstofbruggen.
• Bij covalente binding worden elektronen gedeeld tussen twee atomen, maar bij waterstofbinding vindt dit soort delen niet plaats; er vindt eerder een elektrostatische interactie plaats tussen een positieve lading en een negatieve lading.
