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- Zwischenmolekulare Wechselwirkungen
In diesem Artikel geht es um Wasserstoffbrückenbindungen und verschiedene Arten von Van-der-Waals-Wechselwirkungen, welche unter dem Begriff zwischenmolekulare
Wechselwirkungen zusammengefasst werden. Vor allem spielen Wasserstoffbrückenbindungen eine bedeutende Rolle in der Natur. Die für die Entwicklung des Lebens auf der Erde wichtige Anomalie des Wassers ist maßgeblich auf
Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen zurückzuführen.
Wasserstoffbrückenbindungen
Wasserstoffbrückenbindungen stellen zwischenmolekulare Wechselwirkungen zwischen einem positiv polarisierten Wasserstoffatom und einem freien Elektronenpaar dar. Es handelt sich hierbei um die stärksten zwischenmolekularen Wechselwirkungen.
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind zwischenmolekulare Wechselwirkungen zwischen permanenten Dipolen (positiven und negativen Partialladungen). Sie treten demnach bei Molekülen auf, bei denen der positive Ladungsschwerpunkt nicht mit dem negativen Ladungsschwerpunkt zusammenfällt.
Van-der-Waals-Kräfte
Van-der-Waals-Kräfte sind zwischenmolekulare Wechselwirkungen zwischen ständig wechselnden spontanen und induzierten Dipolen.
Spontane Dipole entstehen durch die ständige Bewegung der Elektronen. Dabei kann es passieren, dass beide Elektronen sich gleichzeitig mehr bei einem der beiden Atome aufhalten. Der spontane Dipol wirkt sich nun auch auf die umliegenden Moleküle aus.
Da sich Elektronen gegenseitig abstoßen, werden die Elektronen in einem umliegenden Molekül durch die Elektronen des spontanen Dipols abgestoßen und zu dem entgegengesetzten Atom gelenkt. Dadurch entsteht ein weiterer Dipol, welchen wir induzierten Dipol nennen. Jetzt liegt eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung vor. Die van-der-Waals Wechselwirkungen sind schwächer als Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, da die entstandenen Dipole durch die Bewegung der Elektronen nicht dauerhaft sind und wieder unpolare Moleküle resultieren.
Zwischen Molekülen die ständig einen positiven und einen negativen Pol besitzen (permanente Dipole), treten Anziehungskräfte (Dipol-Dipol-Kräfte) auf. Moleküle in denen ein Wasserstoffatom mit einem Sauerstoff-, Stickstoff- oder Fluoratom verbunden ist, bilden besonders starke Dipole aus. Der Grund dafür liegt in der hohen Elektronegativität der Sauerstoff-, Stickstoff- und Fluoratome. Das Wasserstoffatom erhält eine relativ
starke positive Teilladung d+, während das Akzeptoratom (O, N, F) eine entsprechende negative Teilladung d� trägt.
Derartige Moleküle, die einen starken Dipol besitzen, ziehen sich auch gegenseitig stärker an, wobei das kleine Wasserstoffatom besonders stark angezogen werden kann,
da sein Kern (Proton) nur schwach abgeschirmt ist. Aus der starken zwischenmolekularen Anziehung resultiert die Wasserstoffbrückenbindung.
Wasserstoffbrückenbindung zwischen Wasser- (A) und Essigsäuremolekülen (B)
Wasserstoffbrückenbindung sind stärker als normale Dipol-Dipol-Bindungen aber wesentlich schwächer als Atombindungen.