Los enlaces de hidrógeno son una piedra angular de la química y sustentan el comportamiento de innumerables sustancias, sobre todo el agua. Comprender por qué se forman estos enlaces es esencial para una comprensión más profunda de las fuerzas intermoleculares y el comportamiento químico.
Los enlaces de hidrógeno surgen cuando los átomos electronegativos (O, N, F) alejan los electrones compartidos del hidrógeno, creando dipolos permanentes que se atraen entre sí a través de las moléculas.
Cuando dos átomos comparten electrones, la distribución de la densidad electrónica depende de sus electronegatividades. Electronegatividades idénticas producen una proporción igual, pero cuando un átomo es más electronegativo, los electrones compartidos se agrupan más cerca de él. Este desequilibrio le da al átomo más electronegativo una ligera carga negativa y al átomo menos electronegativo una ligera carga positiva, lo que da como resultado un momento dipolar permanente:una molécula polar.
Las moléculas polares poseen tanto un lado de hidrógeno cargado positivamente como un lado de heteroátomo cargado negativamente. Cuando el hidrógeno de una molécula se acerca al átomo electronegativo de otra, se produce una interacción intermolecular atractiva:el enlace de hidrógeno. Aunque son más débiles que los enlaces covalentes (aproximadamente una décima parte de su fuerza), estos enlaces son fundamentales para determinar las propiedades físicas de líquidos y sólidos.
Agua (H2 O) ejemplifica maravillosamente los enlaces de hidrógeno. La mayor electronegatividad del oxígeno atrae la densidad electrónica hacia sí misma, dejando a los átomos de hidrógeno parcialmente positivos. Cada molécula de agua puede donar dos enlaces de hidrógeno (a través de sus dos átomos de H) y aceptar dos (a través de sus dos pares libres de oxígeno). Esta extensa red eleva el punto de ebullición del agua por encima del de moléculas similares como el amoníaco y explica la menor densidad del hielo debido a una red abierta unida por enlaces de hidrógeno.
