水素結合

電気陰性度の大きい原子と正の電荷を帯びた水素原子によってつくられる結合。

例えば、酸素原子(O)は水素原子(H)よりも電子を引きつけるが大きい。そのため、水分子ではOのほうに、電子が強く引きつけられる。

このため、水分子では、Oのほうが負電荷をおび、Hのほうが正電荷をおびる。

そのため、水分子のHに、別の水分子のOが近づくと、この2つの原子が引かれ合い、弱い結合ができる。これが水素結合である。

なお、氷は水分子の間の水素結合によりできた結晶である。また、水が室温では液体として存在し、沸点が高く、表面張力が大きいのも水素結合により水分子同士が結びついているからである。

水素結合は、共有結合よりもはるかに弱く(ファンデルワールス力による結合より強い)、熱エネルギーによる分子の熱運動によって簡単に切れてしまう。しかし、水分子が他の水分子と水素結合を作るため、まとまった水分子間では無視できない効果を持つ。

水は細胞の70%を占めるため、細胞内の反応のほとんどが水溶液中で起こるため、生体内で起こる化学反応には水の特性が反映される。DNAの二重らせん構造でも重要な役割を果たす。水素結合なしには、地球上の生命は存在しなかったと考えられる。

電荷を持たず水素結合を作らない分子は水に溶けない(疎水性)。親水性の場合、極性結合があるため水素結合をつくることができる。