I legami ponte idrogeno sono riferiti a particolari interazioni che possono avvenire, a seconda delle situazioni, sia tra atomi di una medesima molecola (in questo caso si parla di legami intramolecolari) che tra atomi di molecole differenti (legami intermolecolari).

Si tratta di interazioni tra dipoli particolarmente intensi dovuti a legami covalenti polari (cioè tra atomi con buona differenza di elettronegatività) e che presuppongono una particolare disposizione geometrica degli atomi coinvolti.

Le situazioni più comunemente incontrate sono quelle che coinvolgono, oltre ad atomi di idrogeno (da cui l’origine del nome), anche atomi particolarmente elettronegativi come ossigeno e azoto. Queste interazioni sono meno “forti” rispetto ai comuni legami covalenti e, di regola, vengono rappresentate con dei trattini. Di seguito sono riportati alcuni esempi di interazioni del tipo legame a ponte idrogeno tra tre molecole (linee azzurre tratteggiate).

Si noti l’importanza, oltre che dei dipoli (di cui sono indicati i rispettivi poli  positivi  e  negativi ), dell’orientamento geometrico degli atomi coinvolti nell’interazione “legame a ponte idrogeno”: la densità di carica negativa (sull’atomo più elettronegativo) non è infatti distribuita in modo simmetrico ma ha dei valori massimi in corrispondenza di ben determinate direzioni.

Detto questo, da quanto mi è dato di sapere, l’espressione “legami idrogeno non canonici”, rispettivamente “legami idrogeno canonici”, viene utilizzata in ambito biochimico per descrivere il tipo di interazioni tra le basi azotate presenti nei filamenti di DNA e di RNA. Le interazioni canoniche sono quelle dette anche di Watson e Crick (in onore dei due scienziati che per primi le hanno proposte svelando la struttura della doppia elica del DNA nel 1953) che si trovano comunemente nella doppia elica del DNA e che possono essere raffigurate come segue (A sta per Adenina, T per Timina, G per Guanina, C per Citosina e R per la parte rimanente del DNA):

Esistono però anche altri tipi di interazioni tra le basi azotate che sono state messe in evidenza da numerosi studi cristallografici e che si scostano dalla disposizione detta di Watson e Crick. Eccone alcune (tratte da http://www.imb-jena.de/ImgLibDoc/nana/IMAGE_NANA.html (maggio 2010)):

Di fatto, si tratta però sempre dello stesso tipo di interazione che troviamo anche tra le molecole di acqua.

Il lettore interessato potrà dilettarsi nella piacevole lettura del resoconto romanzato della scoperta della struttura del DNA scritta da uno dei due protagonisti, J.D. Watson (J.D.Watson, La doppia elica, Garzanti, Milano, 2004). Come si vedrà, un passo fondamentale per quella scoperta fu il riconoscere che adenina e timina, rispettivamente guanina e citosina, possono interagire tra di loro formando legami a ponte Idrogeno secondo una particolare disposizione geometrica che rende le due coppie, seppur differenti, praticamente sovrapponibili.