puente de hidrógeno mapa mental

Comprender el tema

El enlace por puente de hidrógeno es una interacción intermolecular o intramolecular en la que un átomo de hidrógeno, unido covalentemente a un átomo muy electronegativo como oxígeno, nitrógeno o flúor, es atraído hacia otro átomo electronegativo con par de electrones libre. Aunque es más débil que un enlace covalente, resulta decisivo en las propiedades del agua, la estructura del ADN y la forma de las proteínas, por lo que es un concepto clave en química y bioquímica.

Qué es y qué no es un puente de hidrógeno
Un puente de hidrógeno se forma cuando un hidrógeno enlazado covalentemente a un átomo muy electronegativo (N, O o F) queda parcialmente cargado positivo y atrae a otro átomo electronegativo que posee un par de electrones libre. No es un enlace covalente: no comparten electrones de forma permanente y su energía es mucho menor. Tampoco debe confundirse con las fuerzas de van der Waals, que son atracciones dipolares más débiles y de carácter general. El puente de hidrógeno tiene además cierta direccionalidad: es más fuerte cuando los tres átomos implicados se alinean, lo que explica estructuras tan ordenadas como la red cristalina del hielo o la doble hélice del ADN.

El caso del agua y sus anomalías
El agua puede formar hasta cuatro puentes de hidrógeno por molécula, dos como donante y dos como aceptor. En el hielo, estas interacciones generan una estructura hexagonal abierta con huecos, lo que hace que el hielo sea menos denso que el agua líquida y flote. Al fundir, parte de la red se rompe y las moléculas se acercan, aumentando la densidad. Este comportamiento, poco habitual entre compuestos similares, permite que los lagos se congelen por la superficie y que la vida acuática sobreviva en invierno. Los elevados puntos de fusión y ebullición del agua, comparados con el H2S, también se explican por la fuerza de estos puentes.

Comparación con otros compuestos
Los puentes de hidrógeno explican diferencias sorprendentes entre moléculas de masa similar. El etanol (C2H5OH) hierve a una temperatura muy superior al dimetil éter (CH3OCH3), aunque ambos tienen la misma fórmula molecular, porque el etanol posee el grupo O-H donante y el éter solo puede actuar como aceptor. De igual modo, el HF hierve a temperatura mucho más alta que el HCl, pese a que el cloro es más electronegativo que el flúor en escalas como la de Pauling, porque el flúor forma puentes de hidrógeno y el cloro apenas puede hacerlo. Estos ejemplos muestran que la capacidad de formar puentes importa tanto como la electronegatividad.

Puentes de hidrógeno en los sistemas biológicos
En el ADN, las bases nitrogenadas se emparejan mediante puentes de hidrógeno: adenina con timina mediante dos puentes, y guanina con citosina mediante tres. Esta complementariedad permite que la doble hélice sea estable a la vez que separable durante la replicación. En las proteínas, los puentes entre el grupo C=O y el grupo N-H de la cadena estabilizan estructuras secundarias como la hélice alfa y la lámina beta, descritas por Pauling y Corey. También contribuyen al plegamiento tridimensional y a la unión entre enzimas y sus sustratos, aunque otras interacciones, como las hidrofóbicas, resultan igualmente importantes.