Bất ngờ khi H2S cũng tạo được liên kết hydro

  • Chi tiết bài viết
  • Nhóm nghiên cứu
  • Bài viết liên quan

Liên kết hydro (hydrogen bond) là một liên kết yếu, độ mạnh của liên kết chỉ bằng khoảng 5% so với liên kết cộng hoá trị (covalent bond). Thế nhưng, liên kết hydro lại đóng vai trò quan trọng trong thế giới sinh học, từ cấu trúc của mã di truyền DNA cho tới các đặc tính của nước. Các sách giáo khoa hoá học định nghĩa liên kết hydro chỉ được tạo ra giữa cặp electron không liên kết (lone pair) nằm trên nitrogen (N), oxygen (O), hay fluorine (F) với hydro của N, O, hay hallogen (X).

Hình 1: Định nghĩa liên kết hydro trong sách hoá học.

Thế nhưng, công trình mới xuất bản trên tạp chí Angewandte Chemie của nhóm nghiên cứu tại phòng lab của giáo sư Elangannan Arunan, Indian Institute of Science, Ấn Độ, giúp tái điều chỉnh định nghĩa này.

Hình 2: Cấu trúc tứ diện của tinh thể nước.

GS Arunan và cộng sự cung cấp các bằng chứng cho thấy liên kết hydro còn hiện diện trong mối liên kết giữa hai phân tử H2S (dimer). Trong tự nhiên, các liên kết hydro của các phân tử nước tạo thành cấu trúc tứ diện (tetrahedral structure) khi nước ở trạng thái rắn. Ngược lại, H2S ở dạng rắn lại là một cấu trúc vỏ gồm 12 phân tử H2S. Điều này khiến các nhà khoa học tin rằng H2S không tạo liên kết hydro. Khi nhóm nghiên cứu của GS Arunan sử dụng microwave spectroscopy, ông và cộng sự xác định được các ngưỡng năng lượng quay (rotational energy barriers) của hai dimer H2S ở nhiệt độ thấp hơn 60oC, là bằng chứng cho sự hiện diện của liên kết hydro. Theo Arunan, nhiệt độ cao sẽ làm cho các liên kết hydro được tạo ra và bị bẻ gãy liên tực và quá nhanh để có thể phát hiện được bằng spectroscopy.

Hình 3: Liên kết hydro ở hai phân tử nước và ở hai phân tử H2S.

Các tính toán lý thuyết (theoretical calculation) cũng khẳng đỉnh kết luận tương tự. Như vậy, tinh thể nước và H2S dạng rắn khác nhau nhưng khi xét dimer thì cả hai đều có cấu trúc tương đồng với nhau.

Trần Lê Huy Vũ

Bài báo gốc:

Das, Arijit, et al. “H2S Dimer is Hydrogen Bonded: Direct Confirmation from Microwave Spectroscopy.” Angewandte Chemie International Edition (2018).

Nguồn hình cover: Google Images

Ý Kiến Độc Giả:

Nhóm nghiên cứu: Elangannan Arunan, PhD

Nhóm nghiên cứu của GS Elangannan Arunan tại Department of Inorganic and Physical Chemistry, Indian Institute of Science, Bangalore, Ấn Độ.

Lab website: http://ipc.iisc.ac.in/~ea/

Email liên hệ: arunan@iisc.ac.in