קשר מימן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
קשרי מימן (מקווקווים) בין שתי שרשראות של הפולימר קבלר

קשר מימן, או גשר מימן, הוא סוג של קשר כימי בין-מולקולרי הקיים בין מטענים אלקטרוניים חלקיים בעלי קוטביות הפוכה. אף שהם חזקים מכוחות בין-מולקולריים אחדים, קשרי המימן חלשים בהרבה מקשרים יוניים ומתכתיים. בתוך מקרומולקולות, כגון חלבונים וחומצות הגרעין, הקשר יכול להתקיים בין שני חלקים של אותה המולקולה.

הקשר נוצר בין מולקולה קוטבית שבה מצוי מימן - בעל ערך אלקטרושליליות של 2.1 - למולקולה אחרת בעלת אטום עם ערך אלקטרושליליות גבוה משלו בהפרש של מעל 0.8 (לפי פאולינג). ישנם שלושה אטומים המקיימים תכונה זו: חמצן, חנקן ופלואור.

בתוך המולקולה המכילה מימן מושך האטום האלקטרושלילי את ענן האלקטרונים של המימן לכיוונו, ובכך הופך את המימן לבעל מטען חיובי חלקי. עקב גודלו הקטן של המימן מטענו החיובי, גם אם חלקי, הינו צפוף ולכן חזק. כתוצאה מכך, נמשכים אלקטרונים חופשיים ממולקולה קוטבית שכנה בעלת מטען שלילי חזק דיו, וכך נוצר קשר המימן.

הדוגמה הנפוצה ביותר להשפעתו של הקשר המימני מצויה במים. מים מורכבים מאטום חמצן (בעל אלקטרושליליות 3.5), ובו שני זוגות של אלקטרונים חופשיים, ומשני אטומי מימן. לפיכך כל מולקולת מים יכולה ליצור ארבעה קשרים מימניים, במבנה המכונה טטראהדר (ארבעון בעברית). כאשר המים במצב נוזלי, נוצרים וניתקים בכל רגע קשרי מימן בין המולקולות. קשרים אלו מחזקים את הזיקה בין מולקולות המים, אך אינם חזקים דיים על מנת לקבע את המולקולות במקומן. עם הירידה בטמפרטורה, מולקולות המים הופכות צפופות יותר ויותר, ובטמפרטורה של כ-4 מעלות צלזיוס הן מגיעות לשיא צפיפותן. עם זאת, כשהטמפרטורה ממשיכה לרדת, איטיות תנועתן של המולקולות גורמת לכך שארבעת קשרי המימן הופכים יציבים יותר ומרחיקים את המולקולות זו מזו. לבסוף, בקיפאון, כל ארבעת קשרי המימן של מולקולת המים עם שכנותיה מתייצבים ונוצר מבנה טטראהדרלי. ארבעת הקשרים היציבים מקבעים את המולקולות במרחק הרב ביותר זו מזו ולכן, במצב מוצק - קרח - מולקולות המים פחות צפופות מאשר במצב נוזלי וזו הסיבה לכך שקרחונים צפים על פני המים. תופעה זו ידועה כאנומליה של המים.

ההשערה היא שללא קשרי מימן היו מים רותחים בטמפרטורה של 90- מעלות צלזיוס, אך קיום קשרי המימן במים גורם לעלייה של 190 מעלות בטמפרטורת הרתיחה (ולכן הם רותחים ב-100 מעלות צלזיוס). טמפרטורת הרתיחה הגבוהה הזו קיימת בשל הצורך להשקיע אנרגיה נוספת לשם ניתוק קשרי המימן. מאפיין זה קיים בתרכובות מימניות נוספות כגון אמוניה (NH3) ומימן פלואורי (HF).

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]