Wie kommen Wasserstoffbrücken zustande?
Hallo,
Ich brauche Hilfe bei der Aufgabe: " Erklären Sie das Zustandekommen von Wasserstoffbrücken und zeichnen Sie sie zwischen 4 Wassermolekülen ein."
Ich weiß zwar aus was die Wasserstoffbrücken bestehen und wie man sie erkennt, jedoch bin ich mir nicht sicher beim Zustandekommen.
Danke im Vorraus :)
1 Antwort
Moin,
in einem Wassermolekül (H2O) sind bekanntermaßen zwei Wasserstoffatome mit einem Sauerstoffatom verbunden.
Aber das jeweilige bindende Elektronenpaar zwischen dem Wasserstoff- und dem Sauerstoffatom ist nicht gleichmäßig zwischen den beiden Atomrümpfe verteilt, sondern es ist zum Sauerstoffatomrumpf hin verschoben. Das liegt daran, dass Sauerstoff die größere Elektronegativität hat.
Zur Erinnerung: Die Elektronegativität ist ein relatives Maß für die Stärke, mit der ein Atomrumpf ein bindendes Elektronenpaar zu sich heranzieht.
Und das kann Sauerstoff (EN: 3,5) stärker als Wasserstoff (EN: 2,2).
Daraus resultiert dann eine polare Atombindung. Da es sich bei Elektronen immerhin um negative Ladungsträger handelt, erhöht der Sauerstoffatomrumpf die Elektronendichte um sich herum, wenn er das bindende Elektronenpaar zum Wasserstoffatom stärker zu sich heran zieht. Gleichzeitig wird dadurch die Elektronendichte am Wasserstoffatomrumpf verringert, denn das bindende Elektronenpaar wird ja von ihm weggezogen.
Aber weil es dem Sauerstoffatom nicht gelingt, das Elektronenpaar komplett zu sich heran zu ziehen, bekommt er keine echte elektrische Ladung wie ein Ion, sondern nur eine negative Partialladung (Teilladung; delta-Minus).
Umgekehrt hat dann der Wasserstoffatomrumpf eine positive Partialladung (delta-Plus).
Und weil nun das Wassermolekül auch noch eine gewinkelte Molekülgeometrie hat, entsteht im Verein mit den polaren Atombindungen ein permanenter Dipol (also ein Molekül, das dauerhaft eine positivierte und eine negativierte Seite aufweist).
Der gewinkelte Bau hängt damit zusammen, dass das Sauerstoffatom im äußeren Hauptenergieniveau nicht nur zwei bindende Elektronenpaare zu den beiden Wasserstoffatomen hat, sondern auch noch zwei nicht-bindende (freie) Elektronenpaare.
Und daraus resultiert nun alles in allem, dass sich die entgegengesetzt geladenen Teilladungen der Dipolmoleküle Wasser gegenseitig anziehen und dann zwischen den positivierten Wasserstoffatomrümpfen und den freien Elektronenpaaren der negativierten Sauerstoffatomrümpfe eine intermolekulare Bindung (also eine Bindung zwischen den Molekülen) entsteht. Weil in diesem speziellen Fall einer Dipol-Dipol-Wechselwirkung der positivierte Wasserstoff eine Rolle spielt, bezeichnet man diese intermolekulare Bindung als Wasserstoffbrückenbindung.
Als Bild könntest du etwa folgendes malen:
Hier siehst du den gewinkelten Bau der Wassermoleküle, die bindenden und freien Elektronenpaare, die Teilladungen und die zwischenmolekularen Wasserstoffbrückenbindungen (gestrichelte Linie).
Außerdem wird deutlich, dass ein einziges Wassermolekül insgesamt bis zu vier solcher Wasserstoffbrücken ausbilden kann.
Alles klar?
LG von der Waterkant
