Unterschied zwischen Van der Waals und Wasserstoffbrücken

Van der Waals gegen Wasserstoffbrücken

Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrücken sind intermolekulare Anziehungspunkte zwischen Molekülen. Einige intermolekulare Kräfte sind stärker und andere sind schwach. Diese Bindungen bestimmen das Verhalten von Molekülen.

Van der Waals-Kräfte

Für eine intermolekulare Anziehung sollte eine Ladungstrennung erfolgen. Es gibt einige symmetrische Moleküle wie H2, Cl2, bei denen es keine Ladungstrennung gibt. In diesen Molekülen bewegen sich jedoch ständig Elektronen. Daher kann es innerhalb des Moleküls zu einer sofortigen Ladungstrennung kommen, wenn sich das Elektron zu einem Ende des Moleküls bewegt. Das Ende mit dem Elektron wird vorübergehend negativ geladen sein, während das andere Ende eine positive Ladung hat. Diese temporären Dipole können einen Dipol im benachbarten Molekül induzieren, und danach kann eine Wechselwirkung zwischen gegenüberliegenden Polen auftreten. Diese Art von Wechselwirkung ist als induzierte Dipol-induzierte Dipolwechselwirkung bekannt. Ferner können Wechselwirkungen zwischen einem permanenten Dipol und einem induzierten Dipol oder zwischen zwei permanenten Dipolen bestehen. Alle diese intermolekularen Wechselwirkungen sind als Van-der-Waals-Kräfte bekannt.

Wasserstoffbrücken

Wenn Wasserstoff an ein elektronegatives Atom wie Fluor, Sauerstoff oder Stickstoff gebunden wird, führt dies zu einer polaren Bindung. Aufgrund der Elektronegativität werden die Elektronen in der Bindung stärker vom elektronegativen Atom angezogen als vom Wasserstoffatom. Daher erhält das Wasserstoffatom teilweise eine positive Ladung, während das elektronegativere Atom teilweise eine negative Ladung erhält. Wenn sich zwei Moleküle mit dieser Ladungstrennung in der Nähe befinden, besteht eine Anziehungskraft zwischen Wasserstoff und dem negativ geladenen Atom. Diese Anziehungskraft wird als Wasserstoffbrückenbindung bezeichnet. Wasserstoffbrücken sind relativ stärker als andere Dipolwechselwirkungen und bestimmen das molekulare Verhalten. Zum Beispiel weisen Wassermoleküle intermolekulare Wasserstoffbrücken auf. Ein Wassermolekül kann vier Wasserstoffbrücken mit einem anderen Wassermolekül bilden. Da Sauerstoff zwei freie Paare hat, kann er mit positiv geladenem Wasserstoff zwei Wasserstoffbrückenbindungen eingehen. Dann können die beiden Wassermoleküle als Dimer bezeichnet werden. Jedes Wassermolekül kann sich aufgrund der Fähigkeit zur Wasserstoffbrückenbindung mit vier anderen Molekülen verbinden. Dies führt zu einem höheren Siedepunkt für Wasser, obwohl ein Wassermolekül ein niedriges Molekulargewicht hat. Daher ist die Energie, die erforderlich ist, um die Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen, wenn sie in die Gasphase gehen, hoch. Weiterhin bestimmen Wasserstoffbrücken die Kristallstruktur von Eis. Die einzigartige Anordnung des Eisgitters lässt es auf dem Wasser schwimmen und schützt so das Wasserleben im Winter. Abgesehen davon spielt die Wasserstoffbrückenbindung eine wichtige Rolle in biologischen Systemen. Die dreidimensionale Struktur von Proteinen und DNA basiert ausschließlich auf Wasserstoffbrücken. Wasserstoffbrücken können durch Erwärmung und mechanische Kräfte zerstört werden.