El enlace de hidrógeno ya no es lo que era.

La autoridad mundial en nomenclatura química se está preparando para cambiar la familiar definición del enlace (por puente) de hidrógeno, a la vista de los últimos resultados sobre su verdadera naturaleza. La División de Química Física y Biofísica de la IUPAC (siglas en inglés de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) ha publicado su propuesta para esta definición revisada, y la comunidad química tiene hasta el fin de marzo de 2011 para responder. Suponiendo que no haya objeciones significativas, se adoptará poco después.

La definición actual de enlace por puente de hidrógeno (EpdH) es la siguiente (propuesta por Linus Pauling en 1960):

Una forma de asociación entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido a un segundo átomo, relativamente electronegativo. Se considera como una interacción electrostática, potenciada por el pequeño tamaño del hidrógeno que permite la proximidad de los dipolos o cargas que interactúan. Ambos átomos electronegativos son habitualmente (pero no necesariamente) de la primera fila de la Tabla Periódica, es decir, N, O, ó F. Los enlaces de hidrógeno pueden ser inter o intramoleculares. Con pocas excepciones, que suelen implicar al flúor, las energías asociadas son menores de 20 – 25 kJ mol^-1 (5 – 6 kcal mol^-1). [1]

Dos son los factores clave que motivan la redifinición del EpdH. Uno es el cambio en la visión tradicional de que el EpdH es una atracción puramente electrostática entre dipolos o cargas sobre un hidrógeno y otro átomo electronegativo. Actualmente hay estudios, algunos que usan datos de resonancia magnética nuclear, que demuestran que se comparte algo de densidad electrónica entre ellos. En otras palabras, el EpdH tiene una naturaleza covalente.

La definición actual también se centra en el flúor, el oxígeno y el nitrógeno, lo que la investigación reciente ha demostrado que es muy simplista. Así, por ejemplo, se ha descubierto que el sulfuro de hidrógeno sólido (H₂S) tiene una estructura de EpdH que recuerda la del hielo; también se ha demostrado que las moléculas de sulfuro de hidrógeno pueden establecer EpdH con el etileno (C₂H₂). Pero es que también se ha visto actuar como compañero de enlace del hidrógeno al metano (CH₄) o a gases nobles como el kriptón (Kr).

Ante estos datos la nueva definición propuesta es la siguiente:

El enlace de hidrógeno es una interacción atractiva entre un átomo de hidrógeno de una molécula o de un fragmento molecular X-H en el que X es más electronegativo que H, y un átomo o un grupo de átomos en la misma o diferente molécula, en la que hay pruebas de la formación de un enlace. [2]

Dado el amplio espectro de interacciones que pueden encontrarse, no pensamos que todo el mundo quede satisfecho con esta definición en la comunidad química.

Imagen: Estructura en forma de panel de abeja de compuestos aromáticos estabilizada por EpdH, gentileza del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido; obtenida por microscopía de efecto túnel.

Referencias:

[1]

Muller, P. (1994). Glossary of terms used in physical organic chemistry (IUPAC Recommendations 1994) Pure and Applied Chemistry, 66 (5), 1077-1184 DOI: 10.1351/pac199466051077

[2]

IUPAC Task Group: Categorizing hydrogen bonding and other intermolecular interactions (2010). Recommendations Submitted for the Definition of the Hydrogen Bond [PDF]