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Lexikon der Chemie: Wasserstoffbrückenbindung

Wasserstoffbrückenbindung, die schwache Bindung (Wechselwirkung) zwischen einer Gruppe X-H (Protonendonator) und den freien Elektronenpaaren anderer Atome Y (Protonenakzeptor), wobei X und Y stark elektronegative Elemente wie Fluor, Sauerstoff oder Stickstoff sein müssen. In abgeschwächter Form können auch Chlor und Schwefel W. eingehen. Die allgemeinste Darstellung ist zu formulieren: X-H····|Y. Die Bindungsenergie von W. liegt zwischen 20 und 40 kJ·mol-1 und damit zwischen der einer echten chemischen Bindung und der Energie van-der-Waalsscher Wechselwirkungen. In Ausnahmefällen wie beim hydratisierten Proton H+·4 H2O und dem HF2--Ion liegen die Bindungsenergien bei 200 kJ mol-1. Man unterscheidet intermolekulare W. wie bei HF, H2O, bei flüssigem NH3, bei Alkoholen und Carbonsäuren, und intramolekulare W., die unter geeigneten sterischen Verhältnissen innerhalb von Molekülen auftreten können (Acetylaceton, Salicylaldehyd, 2-Hydroxybenzoesäure u. a.).

Die W. trägt im wesentlichen elektrostatischen Charakter



was durch Befunde der Infrarot-, Ultraviolett und Kernresonanzspektroskopie gestützt wird und auch durch die koordinative Zweiwertigkeit des H+-Ions erklärt werden kann. Durch die Ausbildung starker W. lassen sich die hohen Schmelz- und Siedepunkte bei den Hydriden der Elemente Fluor, Sauerstoff und Stickstoff sowie die Dichteanomalie des Wassers deuten. W. haben besonders beim Aufbau und bei der Umwandlung biologischer Strukturen, z. B. bei Proteinen und Nucleinsäuren, große Bedeutung. Bei der Elektronenmangel-W. tritt an die Stelle des Protonenakzeptors Y ein Partner mit einer Elektronenlücke, z. B. im Diboran und in Dimeren anderer Hydride (Dreizentrenbindung).

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