Polära molekyler som innehåller en väteatom kan bilda elektrostatiska bindningar som kallas vätebindningar. Väteatomen är unik genom att den består av en enda elektron kring en enda proton. När elektronen lockas till de andra atomerna i molekylen resulterar den positiva laddningen av det exponerade protonet i molekylärpolarisering.

Denna mekanism tillåter sådana molekyler att bilda starka vätebindningar utöver de kovalenta och jonbindningarna som är grunden för de flesta föreningar. Vätebindningar kan ge föreningar speciella egenskaper och kan göra material stabila än föreningar som inte kan bilda vätebindningar.

TL; DR (för länge, läste inte)

Polära molekyler som inkludera en väteatom i en kovalent bindning har en negativ laddning i ena änden av molekylen och en positiv laddning i motsatt ände. Den enkla elektronen från väteatomen migrerar till den andra kovalent bundna atomen, varvid den positivt laddade väteprotonen utsätts. Protonen lockas till den negativt laddade änden av andra molekyler, som bildar ett elektrostatiskt bindemedel med en av de andra elektronerna. Denna elektrostatiska bindning kallas en vätebindning.

Hur polarmolekyler bild

I kovalenta bindningar delar atomer elektroner för att bilda en stabil förening. I icke-polära kovalenta bindningar delas elektronerna lika. I en icke-polär peptidbindning delas exempelvis elektroner lika mellan kolatomen i kol-syrekarbonylgruppen och kväveatomen i kväve-väteamidgruppen.

För polära molekyler delade elektronerna i en kovalent bindning tenderar att samlas på ena sidan av molekylen medan den andra sidan blir positivt laddad. Elektronerna migrerar eftersom en av atomerna har en större affinitet för elektroner än de andra atomerna i den kovalenta bindningen. Till exempel, medan peptidbindningen i sig är icke-polär, beror strukturen hos det associerade proteinet på vätebindningar mellan syreatomen i karbonylgruppen och väteatomen i amidgruppen.

Typisk kovalent bindning konfigurationer parat atomer som har flera elektroner i deras yttre skal med de som behöver samma antal elektroner för att slutföra sitt yttre skal. Atomer delar de extra elektronerna från den tidigare atomen, och varje atom har ett komplett yttre elektronskal någon gång.

Ofta behöver den atom som behöver extra elektroner för att slutföra sitt yttre skal locka elektronerna starkare än atom som ger de extra elektronerna. I detta fall delas elektronerna inte jämnt, och de spenderar mer tid med den mottagande atomen. Som ett resultat tenderar den mottagande atomen att ha en negativ laddning medan donatorn är positivt laddad. Sådana molekyler är polariserade.

Molekyler som innehåller en kovalent bunden väteatom polariseras ofta eftersom väteatomens enkla elektron hålls relativt löst. Den migrerar lätt till den andra atomen i det kovalenta bindemedlet och lämnar väteatomens positivt laddade proton på ena sidan.

När väteatomen förlorar sin elektron kan den bilda ett starkt elektrostatiskt bindemedel eftersom andra atomer, det har inte längre några elektroner som skyddar den positiva laddningen. Protonen är attraherad av elektronerna i de andra molekylerna, och den resulterande bindningen kallas en vätebindning.

Vätebindningar i vatten

Vattenmolekylerna med kemisk formel H _{2O, polariseras och bildar starka vätebindningar. Den enda syreatomen bildar kovalenta bindningar med de två väteatomerna men delar inte elektronerna jämnt. De två väteelektronerna tillbringar större delen av sin tid med syreatomen, som blir negativt laddad. De två väteatomerna blir positivt laddade protoner och bildar vätebindningar med elektronerna från syreatomerna i andra vattenmolekyler.}

Eftersom vatten bildar dessa extrabindningar mellan molekylerna, har det flera ovanliga egenskaper. Vatten har exceptionellt stark ytspänning, har en ovanligt hög kokpunkt och kräver mycket energi att byta från flytande vatten till ånga. Sådana egenskaper är typiska för material för vilka polariserade molekyler bildar vätebindningar.