Chemie: Van der Waals Kräfte und Dipolmoleküle?

3 Antworten

Also, dipol Moleküle sind Moleküle, die eine Elektronegativitätsdifferenz zwischen 0,8 und 1,6 haben, alles darunter ist unpolar. Di ( also zwei) heißt, dass zwei Atome aneinander ziehen. Die schwächste Form, wenn die Elektronegativität = 0 ist oder es lediglich das gleiche Atom ist, nennt man das Van der Waals Kräfte( Liebe Chemiker, korrigiert mich bitte, wenn das falsch ist).

Hallo luana666

Die Elektronegativitäten (EN) sind ein Maß dafür, wie stark ein Element Elektronen an sich zu ziehen vermag. Sie reichen von 0.8 beim Cäsium bis zum elektronegativsten mit 4.0 für Fluor.

Der Unterschied in der EN gibt dann für eine Bindung (und nur für diese eine Bindung, nicht für eine ganze Verbindung !) einen Hinweis darauf, welcher Bindungstyp vorliegt.

Eine EN-Differenz von 0.0 gibt es z.B. zwischen zwei gleichen Atomen wie Cl₂ und die Bindung ist unpolar.

Bei einer EN-Differenz bis 0.4 geht man ebenfalls von einer unpolaren Bindung aus. Dies betrifft in besonderem Maße die C-H-Bindung in organischen Molekülen.

Bei einer EN-Differenz von 1.7 und größer darf man eine ionische Bindung erwarten (Stichwort: Salze).

In dem Bereich zwischen 0.4 und 1.7 liegen zunehmend polare Bindungen vor.

Diese Bereiche sind lediglich Anhaltspunkte und dürfen nicht als unumstößliche Regel aufgefasst werden.

In einem unpolaren Chlor-Molekül haben die Elektronen eine gewisse Aufenthaltswahrscheinlichkeit um die jeweiligen Atomkerne, den man sich als kugelförmige Wolke vorstellen darf. Da sich die Elektronen ständig bewegen, kann die Verteilung der Elektronen ungleichmäßig sein, was dazu führt, dass sich ein spontaner Dipol bildet. Ist in unmittelbarer Nähe eines solchen Dipols ein anderes Molekül, so induziert der spontane Dipol des ersten Moleküls im zweiten Molekül ebenfalls ein Dipolmoment, mit der Folge, dass sich beide Dipole anziehen.

Hier im Bild dargestellt:

https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/berufliche-bildung/ernaehrungslehre/unterrichtsmaterialien/handreichungen/handreichung_ernaehrung_und_chemie/eingangsklasse/lpe4/lpe0406/04_06_bild3.jpg

Durch die thermische Bewegung und die Bewegung der Elektronen selbst brechen diese Dipole jedoch zusammen und der ursprüngliche Zustand wird wieder hergestellt.

Diese Kräfte zwischen den spontanen Dipolen werden als Van-der-Waals-Kräfte bezeichnet. Es sind die schwächsten Bindungskräfte überhaupt, sind aber für zahlreiche Effekte verantwortlich.

Je größer die Anzahl der Elektronen eines Elementes ist, desto wahrscheinlicher wird auch eine Bildung spontaner Dipole oder, anders ausgedrückt, die Atome sind leichter polarisierbar. Dies kommt in der Reihe der Halogene zum Ausdruck. Zunehmende Polarisierbarkeit und zunehmende Masse bedingen den Aggregatzustand der Halogene mit F₂ und Cl₂ (gasförmig), Br₂ (flüssig) und I₂ (fest).

Bei den Alkanen, zwischen denen ausschließlich Van-der-Waals-Kräfte wirken, werden diese umso stärker, je länger die Kohlenstoff-Ketten werden, da sich zwischen den parallel liegenden Ketten gleich mehrere spontane Dipole bilden. Die Folge ist ebenfalls der unterschiedliche Aggregatzustand der Alkane von gasförmig (z.B. Propan) über flüssig (z.B. Hexan) bis zu den festen langkettigen Alkanen mit mehr als 16 Kohlenstoffatomen.

Nun zu den (permanenten) Dipolen.

Ist die EN-Differenz deutlich höher als 0.4, wird eine Bindung einen mehr oder weniger großen polaren Charakter haben. Ein gutes Beispiel ist die H-O-Bindung. Die EN-Differenz beträgt 1.2. Der Sauerstoff als der elektronegativere Partner zieht die Bindungselektronen näher zu sich, wodurch sich eine partiell negative Ladung am Sauerstoff-Atom und eine partiell positive Ladung an den beiden Wasserstoff-Atomen ergibt. Dies allein ist aber noch kein Kriterium dafür, dass auch das gesamt Molekül ein permanenter Dipol ist. Darüber entscheidet der strukturelle Bau des jeweiligen Moleküls, denn Dipolmomente besitzen als Vektoren eine Größe und eine Richtung.

So sind die Bindungen zwischen O und C im CO₂ ebenfalls polar. Da das CO₂-Molekül aber gestreckt gebaut ist und die Atome auf einer Linie liegen, heben sich die gleich großen Dipolmomente der beiden Bindungen auf und das CO₂ ist unpolar.

https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-3b6a3f68824362e8d86b5a9c7028f948

Anders beim H₂O, das gewinkelt gebaut ist. Hierdurch resultiert für das Molekül ein permanentes Dipolmoment.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/56/Dipole_Water.svg/1200px-Dipole_Water.svg.png

Dieser permanente Dipol des H₂O hat weitreichende Folgen. Nähert sich ein H₂O-Molekül mit seiner negativen Seite (dem O) einem weiteren H₂O-Molekül, so orientiert sich das so, das dessen positive Seite der negativen Seite des ersten Moleküls zugewandt ist. Hierdurch entsteht dann die Wasserstoffbrückenbindung:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/85/H-Bruecke-delta.svg/1200px-H-Bruecke-delta.svg.png

Ich hoffe, dass es verständlich war :)

LG

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