Einführung in die Chemie

Terms

• Wasserstoffbondeine intermolekulare Anziehung zwischen Wasserstoff und Fluor, Sauerstoff oder Stickstoff.
• poleiN Molekül, das ein Dipolmoment hat.
• dipoljedes Molekül, das an beiden Enden sowohl leichte positive als auch negative Ladungen aufweist.

Intermolekulare Kräfte sind die Anziehungs- oder Abstoßungskräfte, die zwischen benachbarten Teilchen (Atomen, Molekülen oder Ionen) wirken. Diese Kräfte sind schwach im Vergleich zu den intramolekularen Kräften, wie die kovalenten oder ionischen Bindungen zwischen Atomen in einem Molekül. Zum Beispiel ist die kovalente Bindung, die in einem Chlorwasserstoffmolekül (HCl) vorhanden ist, viel stärker als alle Bindungen, die es mit benachbarten Molekülen bilden kann.

Arten attraktiver intermolekularer Kräfte

1. Dipol-Dipol-Kräfte: elektrostatische Wechselwirkungen permanenter Dipole in Molekülen; beinhaltet Wasserstoffbindung.
2. Ionen-Dipolkräfte: elektrostatische Wechselwirkung zwischen einem teilweise geladenen Dipol eines Moleküls und einem vollständig geladenen Ion.
3. Momentane Dipol-induzierte Dipolkräfte oder London Dispersionskräfte: Kräfte, die durch korrelierte Bewegungen der Elektronen in wechselwirkenden Molekülen verursacht werden, die die schwächsten intermolekularen Kräfte sind und als Van-der-Waals-Kräfte kategorisiert werden.

Dipol–Dipol—Attraktionen

Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind eine Art intermolekulare Anziehungskraft-Attraktionen zwischen zwei Molekülen. Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den permanenten Dipolen verschiedener Moleküle. Diese Wechselwirkungen richten die Moleküle aus, um die Anziehung zu erhöhen.

Ein elektrischer Monopol ist eine einzelne Ladung, während ein Dipol aus zwei entgegengesetzten Ladungen besteht, die eng beieinander liegen. Moleküle, die Dipole enthalten, werden polare Moleküle genannt und sind in der Natur sehr häufig. Zum Beispiel hat ein Wassermolekül (H2O) ein großes permanentes elektrisches Dipolmoment. Seine positiven und negativen Ladungen sind nicht am selben Punkt zentriert; es verhält sich wie ein paar gleiche und entgegengesetzte Ladungen, die durch einen kleinen Abstand voneinander getrennt sind. Diese Dipol-Dipol-Attraktionen verleihen Wasser viele seiner Eigenschaften, einschließlich seiner hohen Oberflächenspannung.

Ungleiche Verteilung der Elektronen

Der permanente Dipol in Wasser wird durch die Tendenz von Sauerstoff verursacht, Elektronen zu sich selbst zu ziehen (d. H. Sauerstoff ist elektronegativer als Wasserstoff). Die 10 Elektronen eines Wassermoleküls befinden sich regelmäßiger in der Nähe des Kerns des Sauerstoffatoms, der 8 Protonen enthält. Infolgedessen hat Sauerstoff eine leichte negative Ladung (δ-). Da Sauerstoff so elektronegativ ist, befinden sich die Elektronen weniger regelmäßig um den Kern der Wasserstoffatome, die jeweils nur ein Proton haben. Infolgedessen hat Wasserstoff eine leichte positive Ladung (δ+).

Beispiele für Dipol-Dipol–Wechselwirkungen

Ein weiteres Beispiel für eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist in Chlorwasserstoff (HCl) zu sehen: Das relativ positive Ende eines polaren Moleküls zieht das relativ negative Ende eines anderen HCl-Moleküls an. Die Wechselwirkung zwischen den beiden Dipolen ist eher eine Anziehung als eine vollständige Bindung, da keine Elektronen zwischen den beiden Molekülen geteilt werden.

Symmetrische Moleküle ohne Gesamtdipolmoment

Moleküle enthalten aufgrund von Elektronegativitätsunterschieden oft polare Bindungen, haben aber kein Gesamtdipolmoment, wenn sie symmetrisch sind. Zum Beispiel sind im Molekül Tetrachlormethan (CCl4) die Chloratome elektronegativer als die Kohlenstoffatome, und die Elektronen werden zu den Chloratomen gezogen, wodurch Dipole entstehen. Diese Kohlenstoff-Chlor-Dipole heben sich jedoch gegenseitig auf, da das Molekül symmetrisch ist und CCl4 keine Gesamtdipolbewegung aufweist.

Wasserstoffbrückenbindungen

Wasserstoffbrückenbindungen sind eine Art von Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, die zwischen Wasserstoff und Stickstoff, Fluor oder Sauerstoff auftreten. Wasserstoffbrückenbindungen sind in der Biologie unglaublich wichtig, da Wasserstoffbrückenbindungen die DNA-Basen zusammenhalten und der DNA helfen, ihre einzigartige Struktur beizubehalten.