Frage von dasistsparta5, 47

Frage zu Van-der-Waals-Kräften?

Die Van-der-Vaals-Kräfte werden ja dadurch erklärt, dass durch die Bewegung der Elektronen zweiweilige Ladungsverschiebungen entsteht, durch die benachbarte Atome, wenn die Ladungsverschiebung stmmt, sich anzeihen. Aber das Gegenteil müsste dann doch auch der Fall sein. Genauso oft müssten Sitationen entstehen, in denen die Ladungsverschiebungen zu Abstoßungen führen, wodurch sich das Ganze eigentlich wieder ausgelichen müsste....und die ganze Erklärung damit hinfällig wäre....

Ich hoffe, ihr versteht meinen Gedanken. Also warum funktionierne V-d-W-Kräfte dann trotzdem?

Expertenantwort
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 3

Du hast insoferne recht, als an dieser Erklärung alles hinkt, was nicht schon längst amputiert ist. Sie ist anschaulich aber dafür schlecht und verleitet zu völlig falschen Schlüssen.

Die Idee hinter der Erklärung ist die folgende: In einem Molekül zappeln die Elektronen nrevös, vorüber­gehend fallen positiver und negativer Ladungs­schwerpunkt nicht zusammen, und das Molekül hat nun ein Dipol­moment. Im Nachbar­molekül zappeln sie auch, so daß auch dort ein Dipol­moment entsteht; aber unter dem Einfluß des bereits vor­hande­nen Feldes (vom ersten Molekül) ist es viel wahr­schein­licher, daß die Elektronen so zappeln, daß die beiden Dipol­momente einan­der anziehen, als in der umgekehrten Anordnung, in der sie einander abstoßen würden.

Das ist auch nicht ganz falsch, aber muß mit sehr viel Vorsicht gelesen werden, weil die Erklärung einen quanten­mechani­schen Effekt mit klassi­schen Ana­logien erklärt — das darf man machen, wenn alle wissen wie es gemeint ist, aber Anfänger werden dadurch erfahrungs­gemäß mehr verwirrt als erleuchtet.

Eine sehr ausführlche Besprechung der vdW-Kraft gibt es hier in diesem Blog:  http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2014/07/29/die-van-der-waals-kraft/ Das ist jetzt aber nicht ganz auf Schüler­niveau, wenn­gleich immer noch ohne Mathematik.

Wenn Dir das zu schlimm ist, dann versuche ich es mit einer sehr downgetunten Version davon:

  1. Wären Elektronen Kügelchen, die wie in einem Sonnensystem um den Kern herum­flitzen, dann würde man die vdW-Kraft so erklären: Elektronen ver­schie­dener aber benachbarter Atome syn­chroni­sieren ihre „Umlauf­zeiten“. Auf diese Art können sie sicher­stellen, daß ihre „temporären Dipol­momente“ immer günstig angeordnet sind.
  2. Elektronen sind keine kleinen Kügelchen, und sie flitzen nicht. Stattdessen sind sie stationäre Materie­wellen —- sie sind also mit einer gewissen Wahr­schein­lich­keit über den Raum verteilt, und zeitlich ändert sich dabei gar nichts.
  3. Materiewellen können alles, was Kügelchen können, auch wenn die Details dazu manchmal haarig sind.
  4. Elektronen können also etwas machen, was analog zum Punkt 1 ge­schilder­ten Ver­halten ist, was man  aber in dem Formalismus der Wellen­mechanik formulieren kann. In diesem Fall ist das das Phänomen der Teilchen­korrelation.
  5. Korrelation bedeutet, daß zwei Dinge statistische nicht unabhängig von­einan­der sind. Grünes Licht bei der Fuß­gänger­ampel und die Straße kreuzende Fußgänger sind z.B. korelliert: Wenn die Ampel Grün ist, dann sind wahr­schein­lich gerade Fuß­gänger auf der Straße, und wenn Du Fuß­gänger auf der Straße siehst, dann kannst Du einiger­maßen sicher sein, daß die Ampel gerade grün zeigt. Aber es auch mal anders sein, z.B. weil die Ampel auf Grün schaltet obwohl gar keine Fuß­gänger da sind, oder weil irgendein Wild­schwein bei Rot rennt.
  6. Die vdW-Kraft ist ein Korreltionseffekt: Wenn ein Elektron von Atom A gerade an einem bestimmten Punkt wäre, der z.B. in Richtung auf das Atom B zeigt, dann hätten die Elektronen des Atoms B eine größere Wahr­schein­lich­keit, von A aus gesehen hinter dem Kern zu sein als davor. Die Aufenthalts­wahr­schein­lich­keiten sind also korreliert, und daraus kommt die Anziehung bzw. der Energiegewinn durch die vdW-WW.
Antwort
von Bevarian, 24

Stell' Dir einen kurzfristig entstandenen Dipol vor, der bei seinem Nachbarn eine Ladungsverschiebung induziert: also ziehen sich die beiden an.

Kommentar von mabiltuelson ,

und da liegt mein problem mit chemie: wie soll man sich einen dipol vorstellen?

Kommentar von TomRichter ,

Wie einen Magnet, mti zwei Polen. Nur eben elektrisch.

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