Enlace de hidrógeno

• El enlace de hidrógeno se forma cuando un H unido directamente a N, O o F (donante) es atraído por el par solitario de otro átomo de N, O o F (aceptor) en una molécula vecina.
• No es un enlace covalente: es la fuerza intermolecular más fuerte (10–40 kJ mol⁻¹), pero sigue siendo mucho más débil que un enlace covalente (~350 kJ mol⁻¹).
• Cl, S y P: electronegatividad no suficiente o átomo demasiado grande → no forman enlace de H apreciable.
• Consecuencia directa: punto de ebullición mucho más alto de lo esperado por la masa molar (anomalía del agua, HF, NH₃).
• Se representa con línea de puntos: $\text{O-H} \cdots \text{O}$.

• Donante: H unido covalentemente a N, O o F. El H queda con carga parcial positiva ($\delta+$ intenso) porque el átomo muy electronegativo le roba densidad electrónica.
• Aceptor: átomo de N, O o F con un par solitario disponible ($\delta-$).
• Moléculas que SÍ forman: $\text{H}_2\text{O}$, $\text{NH}_3$, $\text{HF}$, alcoholes ($\text{R-OH}$), aminas ($\text{R-NH}_2$), ácidos carboxílicos.
• Moléculas que NO forman: $\text{CH}_4$, $\text{H}_2\text{S}$, $\text{PH}_3$, $\text{HCl}$ (H unido a C, S, P o Cl → no cumple la condición).
• Regla de bolsillo: ¿hay un H unido directamente a N, O o F? Si no → no hay enlace de H.

• Punto de ebullición anómalamente alto: el agua hierve a +100 °C en vez de ~−80 °C (esperado por tendencia del grupo 16 con $\text{H}_2\text{S}$, $\text{H}_2\text{Se}$, $\text{H}_2\text{Te}$).
• Densidad del hielo menor que la del agua líquida: la red hexagonal abierta del hielo (cada $\text{H}_2\text{O}$ enlazada a 4 vecinas en tetraedro) tiene más espacio vacío que el agua líquida → el hielo flota.
• Alta viscosidad y tensión superficial del agua: red de enlaces de H dificulta el flujo y el aumento de superficie.
• Solubilidad de compuestos polares en agua: el soluto puede formar enlaces de H con el agua.
• Elevado calor específico del agua: se necesita mucha energía para romper la red de enlaces de H.

• $\text{HF}$ (−19 °C) >> $\text{HCl}$ (−85 °C) < $\text{HBr}$ (−67 °C) < $\text{HI}$ (−35 °C): el HF sale de la tendencia por el enlace de H.
• $\text{H}_2\text{O}$ (100 °C) >> $\text{H}_2\text{S}$ (−60 °C) < $\text{H}_2\text{Se}$ (−41 °C) < $\text{H}_2\text{Te}$ (−2 °C): anomalía del agua.
• $\text{NH}_3$ (−33 °C) >> $\text{PH}_3$ (−87 °C): el $\text{NH}_3$ forma enlace de H, el $\text{PH}_3$ no.

¿Por qué el etanol ($\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}$) hierve a 78 °C y el éter dimetílico ($\text{CH}_3\text{OCH}_3$, misma fórmula $\text{C}_2\text{H}_6\text{O}$) hierve a −24 °C?

• El etanol tiene grupo O–H: el H está unido directamente a O → forma enlace de hidrógeno entre moléculas.
• El éter dimetílico tiene O pero no tiene H unido a O (el H está unido a C) → no forma enlace de hidrógeno, solo dipolo-dipolo y London.
• El enlace de H (10–40 kJ mol⁻¹) es mucho más fuerte que el dipolo-dipolo → se necesita más energía para separar las moléculas de etanol.
• Diferencia de $T_\text{eb}$: 78 − (−24) = 102 °C, explicada por la presencia/ausencia de enlace de H.

• Error más frecuente: decir que $\text{HCl}$ o $\text{H}_2\text{S}$ forman enlace de hidrógeno. Cl y S son demasiado grandes → no.
• Error frecuente: confundir el enlace de H (fuerza entre moléculas) con el enlace covalente O–H (fuerza dentro de la molécula). Al ebullir se rompe el de H, no el covalente.
• Cuando compares dos isómeros: busca cuál tiene H unido a N/O/F y cuál no → el que sí tiene forma enlace de H → mayor $T_\text{eb}$.
• Para las anomalías del agua: menciona "enlace de hidrógeno O–H···O" y que es más fuerte que el dipolo-dipolo de $\text{H}_2\text{S}$.
• El hielo flota porque su red hexagonal abierta (4 enlaces de H por molécula, disposición tetraédrica) es menos densa que el agua líquida.