¿Por qué el enlace de hidrógeno requiere un par solitario de electrones en el átomo parcialmente negativo? Seguirían siendo parcialmente negativos incluso sin el par solitario, ¿verdad? ¿O existe un enlace, pero es mucho más insignificante que cuando hay un par solitario?
Respuestas
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Usted no necesitan un par solitario. El agua puede formar enlaces de hidrógeno con el metano, atacando la cara posterior de uno de los enlaces carbono-hidrógeno del metano. En un orbital molecular, los orbitales de enlace sigma del metano están lo suficientemente deslocalizados como para servir en lugar de los pares solitarios, solapándose con los orbitales antienlace del agua [ 1 ]:
Resumen (de [1])
Se realizaron cálculos de química cuántica a diferentes niveles de teoría (SCF, DFT, MP2 y CCSD(T)) para determinar la geometría y la estructura electrónica del complejo HOH---CH4 formado por moléculas de agua y metano, en el que el agua es donante de protones y el carbono metano (sp 3) es aceptor. La distribución de cargas en los átomos del complejo se analizó mediante el método CHelpG y el análisis de poblaciones de Hirshfeld; ambos métodos revelaron la transferencia de carga electrónica del metano al agua. Según los datos del análisis del orbital de enlace natural (NBO), la transferencia de carga en la complejación está causada por la interacción entre el orbital σ del enlace axial С-H del metano dirigido a lo largo de la línea del puente de hidrógeno O-H---C y el orbital σ* antienlazante del enlace О-H de la molécula de agua. El análisis topológico de la densidad electrónica en el complejo HOH---CH4 mediante el método AIM mostró que los parámetros del punto crítico del enlace entre el hidrógeno y el aceptor (átomo de carbono) para la interacción O-H---C son típicos de los sistemas con enlace Н (la magnitud de la densidad electrónica en el punto crítico del enlace, el signo y el valor del Laplaciano). Se concluyó que la interacción intermolecular en el complejo puede definirse como un enlace Н de tipo O-H---σ(С-H), cuya energía resultó ser de 0,9 kcal/mol en los cálculos MP2/aug-cc-pVQZ, incluido el error de superposición del conjunto de bases (BSSE).
Referencia
1. A. N. Isaev, "Enlace de hidrógeno O-H---C en el complejo metano-agua", Revista Rusa de Química Física A 90 (2016), 1978-1985.
Mel Padden
Puntos
653
Los enlaces de hidrógeno se producen cuando un átomo de H se une a un átomo muy electronegativo como el oxígeno. En un enlace O-H de este tipo, el electrón 1s del hidrógeno se localiza principalmente entre los núcleos del H y el O. Por lo tanto, en la parte exterior del enlace, el núcleo de H ya casi no está rodeado por una capa de electrones. El núcleo H está casi "desnudo". Nada le impide tocar y atraer electrones de la vecindad, y especialmente estos electrones que no están comprometidos en un enlace, como los de la capa externa de los átomos de Oxígeno. Esta atracción electrostática se denomina enlace de hidrógeno.
