.
-

La liaison hydrogène

La liaison hydrogène est une interaction électrostatique relativement forte qui se forme entre un atome d'hydrogène, qui est lié à un atome fortement électronégatif, et un autre atome électronégatif portant une paire d'électrons non partagée. La liaison hydrogène est relativement forte parmi les forces intermoléculaires. Elle est déterminante pour la formation de structures stables dans les molécules biologiques et la stabilité des solvants polaires. Elle favorise des phénomènes comme la cohésion et la légère tension superficielle, qui sont observés dans l'eau. Bien qu'elle ne soit pas une vraie liaison chimique au sens strict (comme les liaisons covalente ou ionique), elle joue un rôle essentiel dans des structures complexes comme les protéines, l'ADN et l'eau, affectant les propriétés physiques et chimiques des substances. En raison de leur relative faiblesse, les liaisons hydrogène peuvent être perturbées par des changements de température, de pH ou par la présence de solutés comme des sels.

Formation de la liaison hydrogène
Conditions nécessaires à la formation d'une liaison hydrogène :

Présence d'un atome d'hydrogène.
L'hydrogène doit être lié à un atome très électronégatif, tel que l'oxygène (O), l'azote (N) ou le fluor (F). Ces éléments sont suffisamment électronégatifs pour attirer fortement les électrons de liaison, créant une charge partielle positive sur l'hydrogène.

Présence d'un atome électronégatif avec une paire d'électrons libres.
L'hydrogène lié à l'atome électronégatif peut ensuite interagir avec un autre atome électronégatif portant une paire d'électrons non partagée. Ce second atome est attiré par la charge partielle positive sur l'hydrogène.

La force de cette interaction résulte de l'attraction entre la charge partielle positive de l'hydrogène et la charge partielle négative de l'atome électronégatif.

Caractéristiques de la liaison hydrogène.
Polarité.
La liaison hydrogène résulte de la polarité des molécules impliquées. L'atome d'hydrogène, lié à un atome fortement électronégatif (comme l'oxygène, l'azote ou le fluor), devient partiellement positif. Cela permet à l'hydrogène de s'attirer vers un atome électronégatif avec une paire d'électrons non partagée sur une autre molécule.

Force relative.
La liaison hydrogène est plus faible que les liaisons covalentes ou ioniques. Elle implique typiquement des énergies de l'ordre de 20 à 40 kJ/mol, alors que les énergies caractéristiques des liaisions covalentes, par exemple, sont de 200 à 1000 kJ/mol. Mais elle est néanmoins plus forte que la plupart des autres interactions intermoléculaires, comme les forces de Van der Waals.

Directionnalité.
Les liaisons hydrogène sont souvent directionnelles : la géométrie des molécules impliquées est importante pour la formation de cette liaison. Une configuration optimale de la liaison hydrogène est généralement obtenue lorsque l'atome d'hydrogène et l'atome électronégatif sont alignés de manière spécifique.

Exemples de liaisons hydrogène
Molécule d'eau (H2O).
L'exemple le plus classique de la liaison hydrogène concerne les molécules d'eau. Chaque molécule d'eau peut former deux liaisons hydrogène avec d'autres molécules d'eau, l'hydrogène étant attiré par l'atome d'oxygène d'une autre molécule. Cela donne à l'eau une série de propriétés telles que sa haute tension superficielle, son point de fusion élevé et sa bonne capacité thermique.

L'oxygène, étant plus électronégatif que l'hydrogène, attire les électrons de liaison. Cela crée une charge partielle négative sur l'oxygène et une charge partielle positive sur l'hydrogène, ce qui permet à chaque molécule d'eau de former des liaisons hydrogène avec d'autres molécules d'eau, formant un réseau stable et cohésif.

ADN (acide désoxyribonucléique).
L'ADN est constitué de deux brins complémentaires liés par des liaisons hydrogène. Les bases azotées de l'ADN (adénine, thymine, cytosine et guanine) forment des paires spécifiques, avec l'adénine (A) s'appariant à la thymine (T) par deux liaisons hydrogène, et la cytosine (C) s'appariant à la guanine (G) par trois liaisons hydrogène. Ces liaisons hydrogène sont importantes pour la stabilité de la double hélice de l'ADN, permettant la duplication et la réplication des informations génétiques.

Protéines.
Les protéines ont une structure tridimensionnelle complexe, et les liaisons hydrogène jouent un rôle clé dans leur repliement et leur stabilité. Les liaisons hydrogène se forment entre les atomes d'hydrogène et d'oxygène ou d'azote dans les chaînes polypeptidiques, ce qui permet aux protéines de maintenir leur forme fonctionnelle.

Ammoniac (NH3).
L'ammoniac peut également former des liaisons hydrogène, bien que ces liaisons soient plus faibles que celles observées dans l'eau. L'azote, étant électronégatif, attire les électrons de l'hydrogène, et l'hydrogène peut interagir avec l'azote d'une autre molécule d'ammoniac.

Propriétés des molécules impliquant des liaisons hydrogène.
Haute température d'ébullition et de fusion.
Les liaisons hydrogène, bien que plus faibles que les liaisons covalentes, augmentent les forces de cohésion entre les molécules, ce qui augmente les températures de fusion et d'ébullition des substances impliquées. Par exemple, l'eau a un point de fusion et d'ébullition beaucoup plus élevé que prévu pour une petite molécule, en raison des liaisons hydrogène entre les molécules d'eau.

Solubilité.
Les substances capables de former des liaisons hydrogène, comme l'eau, sont souvent de bons solvants pour d'autres molécules polaires. Les liaisons hydrogène permettent à des molécules comme le sucre ou le sel de se dissoudre dans l'eau, en maintenant les molécules dissociées et en les stabilisant dans le milieu aqueux.

Propriétés biologiques.
Les liaisons hydrogène sont essentielles dans les interactions biomoléculaires, notamment dans la reconnaissance des récepteurs, l'activation des enzymes, la formation de structures comme l'ADN et les protéines, ainsi que dans les interactions moléculaires au sein des cellules.

.


Les mots de la matière
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
[Aide][Recherche sur Internet]

© Serge Jodra, 2025. - Reproduction interdite.