WikiCiencia - Ciencia Fácil - El puente de hidrógeno

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El puente de hidrógeno

En una nota anterior hablamos de las uniones entre moléculas que generan los distintos estados.

En ésta, ampliaremos algo de ella y nos referiremos a una unión muy especial, que es la llamada puente de hidrógeno, y se produce cuando una molécula es polar, es decir, tiene extremos de densidad positiva y negativa en su geometría espacial, pero además posee un átomo muy particular que es el hidrógeno. Éste hace que se establezca a través de él un “puente” entre moléculas, de ahí el nombre de la unión.

Esta unión se presenta en la naturaleza en diversas circunstancias y genera propiedades indispensables para la vida. El agua es una sustancia imprescindible para vivir y sobre todo necesaria en estado líquido. No hace falta mencionar lo útil que nos resulta la misma, al igual que su estado, como alimento, como recreación, en la higiene, en diversas industrias y en muchísimos usos más.

Si no existiese este tipo de unión, seria imposible encontrarla en estado líquido a temperatura ambiente, ya que posee una masa molecular de 18 (2_ H y 1_O), y es bastante pequeña, de modo que, por ser tan liviana, deberíamos conocerla sólo en estado gaseoso.

El hecho de que esta sustancia sea una molécula polar, que a su vez contiene hidrógeno, hace que se forme un puente muy especial en el que el hidrógeno es intermediario, de modo que, a pesar de su pequeña masa molecular, se presenta en nuestro planeta a temperatura ambiente en estado líquido, pues, por medio de esta unión, se forma una red de moléculas que le dan una gran estabilidad a ese estado.

Para pasar al vapor, se necesita una energía enorme, pues primero se debe romper el puente de hidrogeno y luego la atracción de molécula con molécula, para finalmente desprender la sustancia del estado liquido y transformarla en gas. Recordemos que el punto de ebullición del agua es de 100 grados, o sea que es mucha la cantidad de energía que debe absorber para cambiar de estado, por ello es tan abundante el agua liquida en la naturaleza, mientras que el metano, que es una molécula no polar, cuya masa molecular es de 16 (4_H y 1_C), parecida a la del agua, a temperatura ambiente es gaseoso. Es el conocido gas de cocina, y para licuarlo es necesario el uso de una tecnología muy especial.

El puente de hidrógeno forma parte de la naturaleza y modifica propiedades de gran variedad de sustancias, por ejemplo, estabiliza a las proteínas, dándole la estructura (forma) que necesitan para cumplir determinadas funciones en los organismos vivos. De la estructura de una proteína depende el trabajo que haga. Un mínimo cambio en la misma hará que no cumpla con la tarea biológicamente encomendada y por lo tanto se generaría una enfermedad a consecuencia de ello. Pasa lo mismo con la molécula de ADN, ya que parte de su forma se encuentra estabilizada por puentes de hidrógenos.

Mencionamos en la nota anterior la extraordinaria propiedad que posee sólo el agua, de expandirse al transformarse en sólido (hielo). Esto se debe a que en el estado sólido aumentan los puentes de hidrógeno y sus moléculas forman en el espacio hexámeros (complejos de seis moléculas) que se ubican en tres dimensiones, adoptando una estructura abierta y porosa de mayor volumen y por lo tanto de menor densidad, que flota. Esto, como ya dijimos, permite la conservación del bioma en aquellos lagos de lugares geográficos de clima frío. De lo contrario en cada invierno se destruiría la vida del lugar y no habría continuidad evolutiva.

Otra unión que se suele dar en moléculas no polares es la llamada de dipolos transitorios o Fuerzas de London. Este tipo de unión permite el licuado de los gases.
A bajas temperaturas, la nube electrónica de las moléculas comienza a moverse alrededor de los núcleos más lentamente por el frió, generándose así asimetrías y en consecuencia los llamados dipolos transitorios, que favorecidos por la alta presión (acercamiento de las moléculas entre sí) provocan la atracción molecular y por lo tanto el pasaje del estado gaseoso al líquido. El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la criogénia como agente congelante. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los materiales cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno.
Las uniones entre moléculas son las responsables de los distintos estados de la materia, y modifican algunas de sus propiedades físicas y hasta químicas, pero la naturaleza, con estos trucos, favorece determinados cambios y propiedades que no se darían sin ellos.

El estudio de la ciencia y el descubrimiento de los por qué de ciertos fenómenos físicos y químicos, nos convence cada día más de que el hombre no es el más inteligente del universo. Su inteligencia está limitada.

Existe una inteligencia universal matemáticamente organizada en la que todo encaja, en momento, tiempo y forma. La coherencia que así estamos percibiendo no es humana, sino Universal.

Autor: María Cristina Chaler
AGENCIA DE NOTICIAS CIENTÍFICAS Y TECNOLÓGICAS
(CyTA-INSTITUTO LELOIR)

 

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