Ligação de Hidrogênio


Todas as disciplinas que o currículo do ensino básico – isto é, níveis fundamental e médio – carrega têm uma justificativa para estar lá. Português existe porque a comunicação é a função mais básica do ser humano. Biologia está presente pois auxilia na tomada de uma série de decisões que impactam nós mesmos, terceiros e o planeta como um todo, e assim por diante.

Neste artigo será enfocado um dos tópicos mais importantes em química, ciência da natureza que estuda a matéria e todos seus aspectos, incluindo constituição, propriedades, transformações e as energias envolvidas nas mesmas: as forças intermoleculares, mais especificamente as ligações de hidrogênio.

Ligação de Hidrogênio

Em nosso dia a dia, vemos e manipulamos uma série de substâncias que possuem propriedades diferentes, como pH mais ácido ou mais básico, ponto de ebulição diferentes, solubilidade, dentre diversas outras. Grande parte dessas propriedades são constatadas por meio da observação e manipulação. Contudo, o físico holandês Johannes Diederik Van der Waals deu um passo à frente no estudo dessas propriedades, afirmando que o fato de substâncias diferentes terem propriedades diferentes reside nas atrações e interações que as moléculas que forma a substância interagem entre si. Justamente por isso essas interações e atrações são conhecidas como “forças intermoleculares” ou “forças de Van der Waals”.

Existem três tipos de forças intermoleculares, cada uma com seus requisitos para que possam ocorrer e suas especificidades. São elas: dipolo permanente, dipolo induzido e ligações de hidrogênio, também conhecida como ponte de hidrogênio. É sobre este último tipo que o presente artigo irá tratar.

Explicação do conceito

Quando é este o assunto, a primeira coisa que se deve ter em mente é que a ligação das moléculas em questão é covalente e capaz de conferir uma estabilidade considerável aos átomos que possuem alta eletronegatividade.
Esse tipo de lição geralmente pode ser observado em materiais com alto ponto de fusão, uma vez que elas requerem calor extremo para que possa ser quebradas. Apenas a título de exemplo, pode-se citar o ácido acético, que mesmo quando passa por um processo de ebulição total, diversas pontes de hidrogênio podem ser encontradas em seu estado em vapor.

É importante ressaltar que existe uma condição básica para que as ligações com este tipo de molécula sejam formadas: ela só pode se ligar com outro átomo se sua carga parcial for positiva. Existe uma explicação para isso.
O átomo de hidrogênio é o único que possui apenas uma camada de elétrons, chamada de K, que é ao mesmo a primeira e a única. Assim, para que atinja a estabilidade, a camada K precisa ser complementada compartilhando ao ganhando um elétron de outro átomo.

Assim, quando o hidrogênio se liga com outros elementos eletronegativos, como o oxigênio, flúor ou hidrogênio, o único próton de seu núcleo fica extremamente afastado de seu núcleo, uma vez que não existe uma camada de elétrons entre o núcleo e a camada de valência do hidrogênio, fazendo com que seu núcleo tenha o efeito polarizante destacado.
Isso significa que quanto maior o átomo, maior a dificuldade do hidrogênio estabelecer ligação, uma vez que que os elétrons da camada de valência estão espalhados pela mesma, que possui uma área relativamente grande. É justamente o que ocorre com o cloro, pois mesmo que seja tão eletronegativo quanto o nitrogênio, o hidrogênio não consegue estabelecer ligação.

O tamanho realmente é determinante no caso do hidrogênio, e um dos melhores exemplos está na água. Ao se ligar ao oxigênio e formar moléculas de água, o hidrogênio fica muito próximo de outras moléculas de água, e é justamente essa interação a responsável pelo fenômeno de tensão superficial da água, causada pela força molecular atuante nesse fenômeno.

Ligações de hidrogênio versus ponte de hidrogênio

Apesar de ter sido utilizada a expressão ponte de hidrogênio como sinônimo de ligações de hidrogênio, existe uma diferença bastante significativa entre as mesmas. Utilizar o primeiro termo para designar todas as ligações possíveis do elemento é um equívoco e está caindo cada vez mais em desuso justamente por ser errôneo.

Isso não significa que as pontes de hidrogênio não existem. Pelo contrário, elas existem sim, mas são apenas um dos diversos tipos de ligações possíveis do hidrogênio. Um exemplo interessante dessas pontes podem ser encontrada na diborana, elemento formado pelo boro e pelo hidrogênio. Na estrutura molecular dessa substância, dois átomos de boros são ligados por meio da presença de átomos de hidrogênio. O arranjo molecular é constituído por 2 elétrons que se divide em 3 átomos, formando o elemento. Neste caso, basta olhar para a estrutura molecular para entender o porquê das ligações serem generalizadas pelo nome de “pontes de hidrogênio”, pois de fato neste caso elas são verdadeiras fontes.

Com essa breve, mas completa explicação, esperamos que tenha ficado claro ao que o conceito estudado corresponde. Em caso de qualquer dúvida, deixe seu comentário.