La liaison hydrogène est un sujet important en chimie, et elle sous-tend le comportement de nombreuses substances avec lesquelles nous interagissons au quotidien, en particulier l'eau. Comprendre le lien hydrogène et pourquoi il existe est une étape importante dans la compréhension de la liaison intermoléculaire et de la chimie plus généralement. La liaison hydrogène est finalement causée par la différence de charge électrique nette dans certaines parties de molécules spécifiques. Ces sections chargées attirent d'autres molécules ayant les mêmes propriétés.

TL: DR (Trop long: pas lu)

La liaison hydrogène est causée par la tendance de certains atomes dans les molécules à attirer les électrons plus que leur atome d'accompagnement. Cela donne à la molécule un moment dipolaire permanent - elle le rend polaire - de sorte qu'elle agit comme un aimant et attire l'extrémité opposée des autres molécules polaires.

Electronégativité et moments dipolaires permanents

La propriété de l'électronégativité provoque finalement une liaison hydrogène. Lorsque les atomes sont liés de manière covalente, ils partagent des électrons. Dans un parfait exemple de liaison covalente, les électrons sont partagés de manière égale, de sorte que les électrons partagés sont à peu près à mi-chemin entre un atome et l'autre. Cependant, ce n'est le cas que lorsque les atomes sont tout aussi efficaces pour attirer les électrons. La capacité des atomes à attirer les électrons de liaison est connue sous le nom d'électronégativité, donc si les électrons sont partagés entre des atomes ayant la même électronégativité, alors les électrons sont approximativement à mi-chemin entre eux (parce que les électrons se déplacent continuellement). un atome est plus électronégatif que l'autre, les électrons partagés sont plus proches de cet atome. Cependant, les électrons sont chargés, donc s'ils sont plus enclins à se rassembler autour d'un atome que de l'autre, cela affecte la balance de charge de la molécule. Plutôt que d'être électriquement neutre, l'atome le plus électronégatif gagne une légère charge négative nette. Inversement, l'atome moins électronégatif finit avec une légère charge positive. Cette différence de charge produit une molécule avec ce qu'on appelle un moment dipolaire permanent, et on les appelle souvent des molécules polaires.

Comment fonctionnent les liaisons hydrogène

Les molécules polaires ont deux sections chargées dans leur structure. De la même manière que l'extrémité positive d'un aimant attire l'extrémité négative d'un autre aimant, les extrémités opposées de deux molécules polaires peuvent s'attirer l'une l'autre. Ce phénomène est appelé liaison hydrogène parce que l'hydrogène est moins électronégatif que les molécules avec lesquelles il se lie souvent comme l'oxygène, l'azote ou le fluor. Lorsque l'extrémité hydrogène de la molécule avec une charge positive nette se rapproche de l'oxygène, de l'azote, du fluor ou d'une autre extrémité électronégative, il en résulte une liaison molécule-molécule (une liaison intermoléculaire) en chimie, et il est responsable de certaines des propriétés uniques de différentes substances.

Les liaisons hydrogène sont environ 10 fois moins fortes que les liaisons covalentes qui maintiennent les molécules individuelles ensemble. Les liaisons covalentes sont difficiles à rompre car cela nécessite beaucoup d'énergie, mais les liaisons hydrogène sont suffisamment faibles pour être rompues relativement facilement. Dans un liquide, il y a beaucoup de molécules qui se bousculent, et ce processus conduit à la rupture et à la reformation des liaisons hydrogène lorsque l'énergie est suffisante. De même, le chauffage de la substance brise certaines liaisons hydrogène pour la même raison. L'hydrogène dans l'eau

L'eau (H _{2O) est un bon exemple de liaison hydrogène en action. La molécule d'oxygène est plus électronégative que l'hydrogène, et les deux atomes d'hydrogène sont du même côté de la molécule en formation "v". Cela donne au côté de la molécule d'eau avec les atomes d'hydrogène une charge positive nette et le côté oxygène une charge négative nette. Les atomes d'hydrogène d'une molécule d'eau se lient donc au côté oxygène des autres molécules d'eau. Deux atomes d'hydrogène sont disponibles pour la liaison hydrogène dans l'eau, et chaque atome d'oxygène peut "accepter" des liaisons hydrogène de deux autres sources. Cela maintient la liaison intermoléculaire forte et explique pourquoi l'eau a un point d'ébullition plus élevé que l'ammoniac (où l'azote ne peut accepter qu'une liaison hydrogène). La liaison hydrogène explique aussi pourquoi la glace occupe plus de volume que la même masse d'eau: les liaisons hydrogène se fixent et donnent à l'eau une structure plus régulière que lorsqu'elle est liquide.}