Την πρώτη φορά που είδα πώς φτιάχνεται μια πίτσα από κοντά, έμεινα με ανοιχτό το στόμα: ο μάγειρας ανακάτευε κάποια υλικά, έφτιαχνε ζυμάρι που φαινόταν τόσο μικρό, το ζύμωνε και αυτό ξαφνικά μεγάλωνε σε διάμετρο χωρίς να σπάζει! Βέβαια τότε ήμουν 9-10 χρονών, οπότε απλά έμεινα με την απορία «Πώς γίνεται αυτό;» και στη συνέχεια ασχολήθηκα με το να φάω την πίτσα. 
H απάντηση τελικά βρίσκεται σε ένα πολύ σημαντικό είδος αλληλεπιδράσεων, τους δεσμούς υδρογόνου!
Οι περισσότεροι μαθητές (ειδικά) της Θετικής κατεύθυνσης θα έχουν ήδη ακουστά για τους δεσμούς υδρογόνου. Οι δε φοιτητές σε Χημικό θα έχουν σιχαθεί να ακούνε για αυτούς. 😛
Ο δεσμός υδρογόνου είναι μια ασθενής έως μέτρια ελκτική αλληλεπίδραση. Ορίζεται ως η δύναμη που υπάρχει μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου, Η, και ενός μονήρους ζεύγους ηλεκτρονίων ενός ηλεκτραρνητικού ατόμου, A, όταν αυτό το άτομο υδρογόνου ενώνεται ομοιοπολικά με ένα πολύ ηλεκτραρνητικό άτομο, D. Το άτομο D ονομάζεται και δότης (donor), ενώ το άτομο A δέκτης (acceptor).
Παριστάνεται με τρεις κουκίδες ανάμεσα στα άτομα Η και A, ενώ το συνολικό σχήμα είναι το εξής:
– D – Η ∙∙∙ A
Στις περισσότερες περιπτώσεις τα D, A είναι κάποια από τα άτομα φθορίου (F), οξυγόνου (O), αζώτου (N), που είναι και τα πιο ηλεκτραρνητικά.
Αν και η ισχύς των δεσμών υδρογόνου είναι μέτρια, η σημασία τους είναι τεράστια και γι’αυτό τους «συναντούμε» πολύ συχνά. Ορίστε μερικά παραδείγματα:
Προσφέρουν σταθερότητα και λειτουργικότητα σε βιομόρια
Στο DNA, οι αζωτούχες βάσεις ενώνονται μεταξύ τους με 2 ή 3 δεσμούς υδρογόνου (για περισσότερα δείτε εδώ). Το γνωστό σχήμα της διπλής έλικας οφείλεται στους δεσμούς αυτούς και τη γεωμετρία τους! Στις πρωτεϊνες, οι δεσμοί υδρογόνου παίζουν μεγάλο ρόλο στο πώς αναδιπλώνονται στο χώρο και στο τελικό τους σχήμα, το οποίο εάν γνωρίζουμε βοηθά στο να διαπιστώσουμε το βιοχημικό ρόλο του μορίου. Έτσι, συμμετέχουν στη δευτεροταγή αλλά και την τριτοταγή δομή των πρωτεϊνών.
Ισχυροποιούν διάφορα πολυμερή
Χαρακτηριστικότερο παράδειγμα το νάυλον, όπου παρατηρούνται δεσμοί υδρογόνου στην επαναλαμβανόμενη μονάδα και αυξάνουν τη σταθερότητα του υλικού.
Οι δεσμοί υδρογόνου είναι η αιτία που ο πάγος επιπλέι στο νερό
Επειδή το νερό είναι υγρό, τα μόρια δεν εμφανίζουν πλήρη τάξη και έτσι δε σχηματίζεται ο βέλτιστος αριθμός δεσμών υδρογόνου. Έτσι έχει υπολογιστεί ότι το ένα μόριο νερού σχηματίζει περίπου 3,4 δεσμούς υδρογόνου με γειτονικά μόρια νερού. Αντίθετα ο πάγος είναι στερεό και επομένως τα μόρια εμφανίζουν υψηλή τάξη, ώστε μπορούν να σχηματίσουν το μέγιστο αριθμό δεσμών υδρογόνου, δηλαδή 4.
Συγκρίνοντας τα σχήματα βλέπουμε ότι οι 4 δεσμοί υδρογόνου στον πάγο έχουν ως αποτέλεσμα το σχηματισμό κενών μεταξύ των μορίων, σε σχέση με τη δομή του νερού όπου δεν υπάρχουν κενά. Άρα, ο πάγος θα έχει μικρότερη πυκνότητα από το νερό και κατά συνέπεια επιπλέει σε αυτό!
Πώς όμως οι δεσμοί υδρογόνου επιδρούν στην ετοιμασία μιας πίτσας;
Το μυστικό κρύβεται στο ζύμωμα, όπου και έχουμε αναδιάταξη των δεσμών υδρογόνου. Αυτοί οι δεσμοί οφείλονται στο αλεύρι που χρησιμοποιείται. Τα κυριότερα συστατικά του αλευριού είναι άμυλο (65-70%), νερό (11-15%) και γλουτένη (7-14%).
Η γλουτένη αποτελείται από δύο πρωτεϊνες, τη γλουτενίνη και τη γλιαδίνη. Και οι δυο αυτές πρωτεϊνες διαθέτουν άτακτα διαταγμένα μόρια. Έτσι, όταν ζυμώνουμε, οι πολυπεπτιδικές τους αλυσίδες ξεδιπλώνονται και οι δεσμοί υδρογόνου που υπήρχαν σπάζουν. Στη συνέχεια, δημιουργούν νέους δεσμούς υδρογόνου με τις γειτονικές τους αλυσίδες, κάτι που κάνει το ζυμάρι πιο ελαστικό.
Όταν, δε, προστεθεί και η μαγιά, ουσιαστικά προστίθενται φυσαλίδες CO2, οι οποίες παγιδεύονται στη (νέα, πλέον) διάταξη των πρωτεϊνών. Έτσι αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία, οι φυσαλίδες διαστέλλονται και κατ’επέκταση το ζυμάρι διογκώνεται.
Τέλος, με την προσθήκη λαδιού μπορούμε να εμποδίσουμε ή και να σπάσουμε τους δεσμούς υδρογόνου, κάτι που χρησιμοποιείται και στην περίπτωση της πίτσας. Υπερβολικές ποσότητες λαδιού καταστρέφουν σχεδόν όλους τους δεσμούς αυτού του τύπου, ώστε το ζυμάρι χάνει την ελαστικότητά του και η πίτσα πάει στράφι! Γι’αυτό προστίθενται μικρές ποσότητες λαδιού, που απλώς εμποδίζουν σχηματισμό περαιτέρω δεσμών υδρογόνου, και το ζυμάρι παραμένει μαλακό και απαλό.
Μετά από όλα αυτά, το μόνο που απομένει είναι να διαλέξουμε τι άλλα υλικά θα βάλουμε! Καλή όρεξη! (μπερπ)
Βιβλιογραφία
Γ. Αϊβαλάκις, Γ. Καραμπουρνιώτης, Κ. Φασσέας «Γενική Βοτανική», σελ.33-34, Εκδόσεις Έμβρυο, Αθήνα 2005
D. Ebbing, S.Gammon, «General Chemistry», Houghton Mifflin College Div; 6th edition (January 2000)
http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CE%BB%CE%B5%CF%8D%CF%81%CE%B9
Never Lick The Spoon 