Waterstofbinding versus covalente binding
Chemische bindingen houden atomen en moleculen bij elkaar. Obligaties zijn belangrijk bij het bepalen van het chemische en fysische gedrag van moleculen en atomen. Zoals voorgesteld door de Amerikaanse chemicus GNLewis, zijn atomen stabiel wanneer ze acht elektronen in hun valentieschil bevatten. De meeste atomen hebben minder dan acht elektronen in hun valentieschalen (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. Elk atoom kan dus een elektronische configuratie voor edelgas bereiken. Covalente binding is zo'n chemische binding die atomen in chemische verbindingen met elkaar verbindt. Waterstofbindingen zijn intermoleculaire aantrekkingen tussen moleculen.
Waterstofbruggen
Wanneer waterstof is gebonden aan een elektronegatief atoom zoals fluor, zuurstof of stikstof, zal een polaire binding ontstaan. Vanwege de elektronegativiteit zullen de elektronen in de binding meer worden aangetrokken door het elektronegatieve atoom dan door het waterstofatoom. Daarom krijgt een 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. Een watermolecuul kan vier waterstofbruggen vormen met een ander watermolecuul. Omdat zuurstof twee alleenstaande paren heeft, kan het twee waterstofbruggen vormen met positief geladen waterstof. Dan kunnen de twee watermoleculen een dimeer worden genoemd. Elk watermolecuul kan zich verbinden met vier andere moleculen vanwege het vermogen om waterstof te binden. Dit resulteert in een hoger kookpunt van 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 cruciale rol in biologische systemen. De driedimensionale structuur van eiwitten en DNA is uitsluitend gebaseerd op waterstofbruggen. Waterstofverbindingen kunnen worden vernietigd door verhitting en mechanische krachten.
Covalente obligaties
Wanneer 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 edelgaselektronische configuratie verkrijgen door op deze manier elektronen te delen. Molecuul is het product dat ontstaat door de vorming van covalente bindingen tussen atomen. Als dezelfde atomen bijvoorbeeld worden samengevoegd om moleculen te vormen zoals Cl 2, H 2 of P 4, wordt elk atoom aan een ander gebonden door een covalente binding. Methaanmolecuul (CH 4) 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 obligaties?
• Covalente bindingen ontstaan tussen atomen om een molecuul te produceren. Waterstofbindingen zijn te zien tussen moleculen.
• Het waterstofatoom moet aanwezig zijn om een waterstofbinding te hebben. Covalente bindingen kunnen voorkomen tussen twee atomen.
• Covalente bindingen zijn sterker dan waterstofbindingen.
• Bij covalente binding worden elektronen gedeeld tussen twee atomen, maar bij waterstofbinding vindt dit soort delen niet plaats; er treedt eerder een elektrostatische interactie op tussen een positieve lading en een negatieve lading.
