Wie halten Van-der-Waals-Kräfte Moleküle zusammen?

In Wasser bilden Dipole starke Wasserstoffbrücken, die die Wassermoleküle zusammenhalten.

Van-der-Waals-Kräfte bilden elektrostatische Bindungen zwischen Molekülen. Intermolekulare Bindungen mit Van-der-Waals-Bindungen halten die Moleküle in Flüssigkeiten und Festkörpern zusammen und sind für Phänomene wie die Oberflächenspannung in Flüssigkeiten und Kristallen in Festkörpern verantwortlich. Die intermolekularen Kräfte sind viel schwächer als die inneren Kräfte, die Atome in Molekülen zusammenhalten, aber sie sind immer noch stark genug, um das Verhalten und die Eigenschaften vieler Materialien zu beeinflussen.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Elektrostatische Van-de-Waals-Kräfte wirken zwischen Molekülen, um schwache Bindungen zu bilden. Die Arten der Van-der-Waals-Kräfte, die am stärksten sind bis zum schwächsten, sind Dipol-Dipol-Kräfte, Dipol-induzierte Dipol-Kräfte und die Londoner Dispersionskräfte. Die Wasserstoffbindung beruht auf einer besonders starken Dipol-Dipol-Kraft. Diese Kräfte helfen, die physikalischen Eigenschaften von Materialien zu bestimmen.

Arten von Van-der-Waals-Kräften

Drei Arten von Van-der-Waals-Kräften, die am schwächsten sind, sind Dipol-Dipol-Kräfte, Dipol-induzierte Dipolkräfte und die London-Dispersionskräfte. Dipole sind polare Moleküle mit negativ und positiv geladenen Polen an gegenüberliegenden Enden des Moleküls. Der negative Pol eines Moleküls zieht den positiven Pol eines anderen Moleküls an und bildet eine elektrostatische Dipol-Dipol-Bindung.

Wenn ein geladenes Dipolmolekül einem neutralen Molekül nahe kommt, induziert es eine entgegengesetzte Ladung im neutralen Molekül, und die entgegengesetzten Ladungen ziehen an, um eine Dipol-induzierte Dipolbindung zu bilden. Wenn zwei neutrale Moleküle zu temporären Dipolen werden, weil sich ihre Elektronen zufällig auf einer Seite des Moleküls sammeln, werden die neutralen Moleküle durch elektrostatische Kräfte angezogen, die London Dispersionskräfte genannt werden, und sie können eine entsprechende Bindung bilden.

London Dispersionskräfte sind schwach in kleinen Molekülen, aber sie erhöhen in Stärke in größeren Molekülen, wo viele der Elektronen vergleichsweise weit weg vom positiv geladenen Kern sind und sich frei bewegen können. Dadurch können sie sich asymmetrisch um das Molekül sammeln und den temporären Dipol-Effekt erzeugen. Bei großen Molekülen werden die Londoner Dispersionskräfte zu einem wesentlichen Faktor in ihrem Verhalten.

Wenn ein Dipolmolekül ein Wasserstoffatom enthält, kann es eine besonders starke Dipol-Dipol-Bindung bilden, da das Wasserstoffatom klein ist und die positive Ladung konzentriert ist. Die erhöhte Stärke der Bindung macht dies zu einem speziellen Fall, der Wasserstoffbindung genannt wird.

Wie Van-der-Waals-Kräfte Materialien beeinflussen

In Gasen bei Raumtemperatur sind Moleküle zu weit voneinander entfernt und haben zu viel Energie, um von intermolekularen Van-der-Waals-Kräften beeinflusst zu werden. Diese Kräfte werden wichtig für Flüssigkeiten und Feststoffe, da die Moleküle weniger Energie haben und näher zusammen sind. Die Van-der-Waals-Kräfte gehören zu den intermolekularen Kräften, die Flüssigkeiten und Feststoffe zusammenhalten und ihnen ihre charakteristischen Eigenschaften verleihen.

In Flüssigkeiten sind intermolekulare Kräfte noch zu schwach, um die Moleküle an Ort und Stelle zu halten. Die Moleküle haben genug Energie, um die intermolekularen Bindungen, die aneinander vorbeigleiten und die Form ihres Behälters annehmen, wiederholt zu erzeugen und zu brechen. Zum Beispiel bestehen die bipolaren Moleküle in Wasser aus einem negativ geladenen Sauerstoffatom und zwei positiv geladenen Wasserstoffatomen. Die Wasserdipole bilden starke Wasserstoffbindungen, die die Wassermoleküle zusammenhalten. Infolgedessen weist Wasser eine hohe Oberflächenspannung, eine hohe Verdampfungswärme und einen vergleichsweise hohen Siedepunkt für das Gewicht des Moleküls auf.

In Festkörpern haben die Atome zu wenig Energie, um die Bindungen der intermolekularen Kräfte zu brechen, und sie werden mit wenig Bewegung zusammengehalten. Zusätzlich zu den Van-der-Waals-Kräften kann das Verhalten der Festkörpermoleküle durch andere intermolekulare Kräfte beeinflusst werden, beispielsweise durch Ionen- oder Metallbindungen. Die Kräfte halten die Moleküle von Festkörpern in Kristallgittern wie Diamanten, in Metallen wie Kupfer, in homogenen Festkörpern wie Glas oder in flexiblen Festkörpern wie Kunststoffen. Während die starken chemischen Bindungen, die Atome in Molekülen zusammenhalten, die chemischen Eigenschaften von Materialien bestimmen, beeinflussen die intermolekularen Kräfte einschließlich der Van-der-Waals-Kräfte die physikalischen Eigenschaften.

Wie halten Van-der-Waals-Kräfte Moleküle zusammen?

FAQ - 💬

❓ Wie entstehen Van-der-Waals-Kräfte zwischen Molekülen?

👉 Wie kommen die zwischenmolekularen Kräfte zustande? Aufgrund einer spontanen Ladungsverteilung entwickelt sich ein Molekül zu einem temporären Dipol. Dieser beeinflusst weitere Moleküle und zieht Elektronen mit der positiv geladenen Seite an. Es entsteht ein weiterer Dipol, der als induziert bezeichnet wird.Cached

❓ Zwischen welchen Molekülen wirken Van-der-Waals-Kräfte?

👉 Diese Kraft tritt im Allgemeinen zwischen unpolaren (ungeladenen) Kleinstteilchen (Edelgasatome, Moleküle) auf und führt zu einer schwachen Anziehung dieser Kleinstteilchen.Cached

❓ Warum wirken Van-der-Waals-Kräfte immer?

👉 Auswirkungen der Van-der-Waals-KräfteJe länger ein Molekül ist, desto mehr temporäre Dipole kann dieses ausbilden. Dadurch treten auch mehr, also stärkere, VdW-Kräfte zwischen den Molekülen auf. Aus diesem Grund hat die Länge der Moleküle Auswirkungen auf die Eigenschaften des Stoffes.

❓ Welche Kräfte wirken zwischen Molekülen?

👉 Die Molekülstruktur ist in beiden Phasen unverändert – die mittlere Distanz zwischen zwei Molekülen vergrössert sich jedoch drastisch. Grundsätzlich werden drei verschiedene Arten von Zwischenmolekularen Kräften unterschieden: Die Dipol/Dipol-Wechselwirkung, die Van-der-Waals-Kräfte und die Wasserstoffbrücken.

❓ Wie funktionieren die Van-der-Waals-Kräfte?

👉 Was sind van der Waals Kräfte? Van der Waals Kräfte sind Wechselwirkungen, die zwischen verschiedenen Atomen und/oder Molekülen auftreten. Sie sind relativ schwache, nicht-kovalente Wechselwirkungen. Das bedeutet, dass sie im Vergleich zu Atom- oder Ionenbindungen schwächer sind.

❓ Sind London Kräfte und Van-der-Waals-Kräfte das gleiche?

👉 Sowohl die Dipol-Dipol-Wechselwirkungen als auch die London-Dispersions-Wechselwirkungen zählen zu den Van-der-Waals-Wechselwirkungen.

Teilen Sie Mit Ihren Freunden