## Waterstofbrug

De waterstofbrug of H-brug ontstaat door interactie van een waterstofatoom aan een O-, N- of F-atoom met een vrij elektronenpaar van een ander O-, N- of F-atoom. De waterstofbrug is, net als de dipool-dipoolaantrekking, een extra binding die naast de altijd aanwezige London-VanderWaalsbinding werkzaam kan zijn.

In het algemeen zijn waterstofbruggen de sterkste intermoleculaire interacties. In formules geven we de waterstofbrug aan met een stippellijn.

Vorming van H-bruggen tussen H2O-moleculen onderling en tussen NH3-moleculen nderling
Bron: McMurry & Fay, Chemistry

Verdieping met bijpassende video, zie hieronder.

####

#### Waterstofbruggen in vloeibaar water en in ijs

In de vloeibare fase kunnen watermoleculen vrij bewegen. Er worden voortdurend H-bruggen verbroken en steeds weer nieuwe H-bruggen gevormd.
Bij ijs zitten de watermoleculen op een vaste plaats in het molecuulrooster en worden de H-bruggen niet meer verbroken. In ijs is ieder watermolecuul via waterstofbruggen met vier naburige watermoleculen verbonden (tetraëders). Zo ontstaat een patroon met zeshoekige holtes; ijs heeft een zeer open kristalstructuur.
De ruimte tussen de moleculen water in ijs is veel groter dan de ruimte tussen de moleculen in vloeibaar water.
Animatie vorming en verbreking van H-bruggen (voor deze link is Adobe Flash Player nodig)
Animatie verbreken van H-bruggen voor Ipadgebruikers

H-bruggen in vloeibaar water
Bron: McMurry & Fay, Chemistry

H-bruggen in ijs
Bron: McMurry & Fay, Chemistry

Bij het smelten van ijs 'stort het kristalrooster in'; een deel van de H-bruggen wordt verbroken. Daardoor heeft water bij 0°C een grotere dichtheid dan ijs (ijs drijft op water).
De watermoleculen kunnen wat dichter bij elkaar komen, maar niet alle ordening gaat volledig verloren.
Pas bij 4°C zijn zoveel waterstofbruggen verbroken, dat de moleculen de dichtst mogelijke pakking hebben.
Bij die temperatuur heeft water de grootste dichtheid, 1 kg.dm-3.
Bij verdere toename van de temperatuur is de toenemende warmtebeweging de oorzaak van grotere tussenruimten tussen de moleculen, waardoor de dichtheid van water weer afneemt. Warm water is 'lichter' dan koud water.
Het gedrag van ijs en water is een hoge uitzondering. Bij vrijwel alle andere stoffen neemt de dichtheid bij het smelten af. In een vaste stof ordenen de deeltjes zich in het algemeen zo dat zij de beschikbare ruimte zoveel mogelijk opvullen. In een vloeistof is de ruimte tussen de deeltjes iets groter, omdat de deeltjes zich ten opzichte van elkaar kunnen verplaatsen. Dit uit zich in het feit dat, in bijna alle gevallen, de dichtheid van een stof in de vloeibare fase lager is dan die van de vaste fase.

Sieger Kooij bespreekt de 'waterstofbrug' of 'H-brug'.