Perchè lo zolfo non può formare legame idrogeno?

Per poter formare legami idrogeno è necessario che l’atomo di idrogeno sia legato ad un altro atomo che possieda una elettronegatività abbastanza elevata. L’elettronegatività viene valutata tramite confronto tra l’energia di prima ionizzazione e l’affinità elettronica e viene espressa con un numero compreso tra 0 e n nella scala Pauling, dal nome di Linus Pauling che la ideò. In pratica il limite superiore riscontrato è il 4.

In generale qualsiasi specie atomica che abbia una elettronegatività superiore a quella dell’idrogeno H (2,2) potrebbe indurre in questo la possibilità di formare legami idrogeno intermolecolari. Nella pratica si osserva che solo quelle specie atomiche della estrema destra della tavola periodica hanno una elettronegatività sufficientemente elevata per formare legami idrogeno verificabili sperimentalmente alle temperature ordinarie.

Gli atomi maggiormente elettronegativi sono: O (3,44) , N (3,04), F (3,98), Cl (3,16), Br(2,96). I legami idrogeno formati in acido fluoridrico [ HF ] sono tra i più energetici (12 Kcal/mol). Seguono i legami idrogeno dell’acqua [ H2O ] e del cloro nell’acido cloridirco [HCl].

Una energia di legame inferiore a circa 30 Kcal/mole rende problematica la conservazione dei prodotti chimici a temperature superiori a poche decine di gradi, per cui questi prodotti devono essere conservati in frigorifero. Infatti l’acqua è allo stato liquido pur presentando legami idrogeno abbastanza forti e l’acido cloridrico e fluoridrico sono addirittura un gas a temperatura ambiente (20°C) pur avendo un peso molecolare superiore a quello dell’acqua. Alla temperatura di 0°C l’acqua pura solidifica in ghiaccio, mostrando che a quella temperatura diventano non più trascurabili l’energie dei suoi legami idrogeno. Ricordo che l’acqua forna 2 legami idrogeno per molecola. L’ammoniaca è simile all’acqua, ma pur formando legami idrogeno è gassosa; questi legami sono ulteriormente più deboli di quelli dell’acqua.

Lo zolfo ha una certa elettronegatività (2,58), tuttavia pur potendo formare in certe condizioni  legami idrogeno, questi sono troppo deboli per essere considerati come tali. La temperatura di ebollizione dell’acido solfidrico [ H2S] è circa — 60°C, che dimostra come anche questo acido forma legami idrogeno anche se molto più deboli di quelli dell’acqua.

In alcuni casi è possibile alterare le caratteristiche elettroniche degli atomi anche se questi non sono originariamente abbastanza elettronegativi per produrre legami idrogeno.

Ad esempio l’idrogeno del cloroformio (Cl3C-H) è acido anche se è legato direttamente al carbonio. Allo stesso modo un atomo di zolfo legato a molte specie elettronegative può formare legami idrogeno:

Il trifluoro-mercapto metano[ F3-C-S-H ] forma legami idrogeno anche se non forti come l’acqua o l’acido fluoridirco.