Intermolekularen Kräfte

Intermolekulare Kräfte, die zwischen Molekülen bestehen, entstehen durch elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Ladungen, Teilladungen und temporären Ladungen.

Alle Moleküle erzeugen temporäre Ladungen. Aufgrund der unterschiedlichen Verteilung der Elektronen führt eine höhere Elektronendichte in einem Bereich der Elektronenwolke zu einem momentanen Dipol oder einem temporären Dipol.

Dies induziert anschließend einen weiteren momentanen Dipol im Nachbarmolekül. Der Dominoeffekt der Dipole führt zu schwachen intermolekularen Anziehungskräften, den sogenannten Dispersionskräften, die zwischen allen Molekülen bestehen, egal ob polar oder unpolar

.

Einige kovalente Verbindungen, wie zum Beispiel Wasser, weisen elektronenreiche und elektronenarme Bereiche auf, die durch die Unterschiede in der Elektronegativität der Atome verursacht werden.

Die ungleichmäßige Verteilung der gemeinsamen Elektronen und die molekulare Form der Verbindung erzeugen dauerhafte Teilladungen, die zu einem dauerhaften Dipol in der ansonsten neutralen Verbindung führen – und sie polar machen.

Moleküle mit permanenten Dipolen – auch polare Verbindungen genannt – richten sich durch Dipol-Dipol-Kräfte aus, wobei das positive Ende eines Moleküls elektrostatisch mit dem negativen Ende des benachbarten Moleküls wechselwirkt.

Enthält eine polare Verbindung ein Wasserstoffatom, das kovalent an ein kleines, stark elektronegatives Atom wie Fluor, Sauerstoff oder Stickstoff gebunden ist, neigen die Atome dazu, größere Teilladungen aufzuweisen.

Folglich interagiert das Wasserstoffatom in F-H-, O-H- oder N-H-Bindungen stark mit dem elektronegativen Atom auf seinem Nachbarn durch eine spezielle Art von Dipol-Dipol-Kraft, die als Wasserstoffbrückenbindung bezeichnet wird.

Bemerkenswert ist, dass Wasserstoffbrückenbrücken stärker sind als Dipol-Dipol-Kräfte, und Verbindungen, die Wasserstoffbrückenbindungen bilden können, weisen höhere Schmelz- und Siedepunkte auf.

Die drei intermolekularen Kräfte – Dispersions-, Dipol-Dipol- und Wasserstoffbrückenbindungen – sind im Vergleich zu intramolekularen Kräften relativ schwach und unterschiedlich stark. Sie werden zusammen als Van-der-Waals-Kräfte klassifiziert.

Während Dispersionskräfte zwischen allen Molekülen, polar oder unpolar, vorhanden sind, existieren Dipol-Dipol-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen nur um polare Moleküle.

Exklusiv für Lösungen ist die Ionen-Dipol-Kraft, die stärkste intermolekulare Kraft. Wenn eine ionische Verbindung wie Natriumchlorid in einem polaren Lösungsmittel wie Wasser gelöst wird, interagieren die dissoziierten Ionen über starke Ionen-Dipol-Kräfte mit den Dipolen des Lösungsmittels.

Hier assoziieren die Kationen mit den negativen Enden der Wassermoleküle, während die Anionen mit den positiven Enden interagieren.