Вычислите энергию водородной связи В энергию водородной связи основной вклад вносит энергия электростатического притяжения между атомом водорода и атомами кислорода, азота, фтора или хлора. Считая, что взаимодействующие атомы несут дробный заряд, равный половине элементарного, и находятся на расстоянии r = 0,17 нм, вычислите энергию водородной связи в воде Wвод (диэлектрическая проницаемость е = 80) и белке Wбелка (диэлектрическая проницаемость е = 3,5). Сравните полученный ответ с энергией Wтепл теплового движения (kT) при температуре T = 300 K.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для расчета энергии водородной связи используем формулу:

W = - \frac{(1/2) q_1 q_2}{4 \pi \varepsilon_0 r} = - \frac{e^2}{8 \pi \varepsilon_0 r}

Для воды
Wвод = - \frac{(1/2) \cdot (1.6 \times 10^{-19})^2}{8 \pi \cdot 8.85 \times 10^{-12} \cdot 0.17 \times 10^{-9}} = -0.444 эВ

Для белка
Wбелка = - \frac{(1/2) \cdot (1.6 \times 10^{-19})^2}{8 \pi \cdot 8.85 \times 10^{-12} \cdot 0.17 \times 10^{-9}} = -0.444 эВ

Тепловое движение при температуре 300K
kT = 1.38 \times 10^{-23} \cdot 300 = 4.14 \times 10^{-21} Дж = 0.0259 эВ

Таким образом, энергия водородной связи в воде и белке значительно превышает энергию теплового движения при комнатной температуре, что подтверждает важность водородных связей в биологических системах.