Unterschied zwischen intermolekularer und intramolekularer Wasserstoffbrückenbindung

Hauptunterschied - intermolekulare vs. intramolekulare Wasserstoffbrücken

Moleküle entstehen, wenn Atome derselben Elemente oder verschiedener Elemente zusammenkommen, um Elektronen zu teilen und kovalente Bindungen einzugehen. Es gibt zwei Arten von Anziehungskräften, die die kovalenten Moleküle zusammenhalten. Man spricht von intermolekularen Kräften und intramolekularen Kräften. Intermolekulare Kräfte sind die Anziehungskräfte, die zwischen zwei Molekülen auftreten, während intramolekulare Kräfte innerhalb des Moleküls selbst auftreten. Wasserstoffbrückenbindungen sind spezielle Bindungsarten, die in Molekülen gebildet werden, die von einem Wasserstoffatom gebildet werden, das Elektronen mit einem stark elektronegativen Atom teilt. Wasserstoffbrücken können sowohl als intermolekulare als auch als intramolekulare Kräfte auftreten. Der Hauptunterschied zwischen intermolekularen und intramolekularen Wasserstoffbrücken ist der intermolekulare Bindungen treten zwischen zwei benachbarten Molekülen auf, während intramolekulare Wasserstoffbrücken im Molekül selbst auftreten.

Es ist wichtig, die Funktion dieser beiden Kräfte zu kennen, um zu verstehen, wie sie ein Molekül oder eine kovalente Verbindung zusammenhalten.

Dieser Artikel erklärt, 

1. Was ist Wasserstoffbrücken??
2. Was ist intermolekulare Wasserstoffbrücken??
        - Definition, Funktionen und Eigenschaften, Beispiele
3. Was ist eine intramolekulare Wasserstoffbrückenbindung??
       - Definition, Funktionen und Eigenschaften, Beispiele
4. Was ist der Unterschied zwischen intermolekularer und intramolekularer Wasserstoffbrückenbindung??

Was ist Wasserstoffbrücken?

Wenn Wasserstoff, der mäßig elektronegativ ist, kovalent an ein stark elektronegatives Atom gebunden ist, wird das Elektronenpaar, das sie gemeinsam nutzen, stärker auf das stark elektronegative Atom vorgespannt. Beispiele solcher Atome sind N, O und F. Es muss ein Wasserstoffakzeptor und ein Wasserstoffdonor sein, damit eine Wasserstoffbrücke gebildet werden kann. Der Wasserstoffdonor ist das stark elektronegative Atom im Molekül und der Wasserstoffakzeptor ist das stark elektronegative Wasserstoffatom im benachbarten Molekül und sollte ein einzelnes Elektronenpaar besitzen.

Wasserstoffbrücken können entweder zwischen zwei Molekülen oder im Molekül auftreten. Diese zwei Typen sind als intermolekulare Wasserstoffbrückenbindung bzw. intramolekulare Wasserstoffbrückenbindung bekannt.

Was ist intermolekulare Wasserstoffbrücken?

Intermolekulare Wasserstoffbrücken können zwischen gleichen oder unterschiedlichen Molekülen auftreten. Die Position des Akzeptoratoms sollte so ausgerichtet sein, dass es mit dem Donor interagieren kann.

Schauen wir uns ein Wassermolekül an, um das Szenario klar zu verstehen.

Abbildung 1: Wasserstoffbrücken in Wassermolekülen

Das Elektronenpaar zwischen H- und O-Atomen wird stärker vom Sauerstoffatom angezogen. Daher werden die O-Atome im Vergleich zum H-Atom leicht negativ geladen. Das O-Atom ist als δ- und das H-Atom als δ + dargestellt. Wenn sich ein zweites Wassermolekül dem ersten nähert, wird eine elektrostatische Bindung zwischen dem δ-O-Atom eines Wassermoleküls und dem δ + H-Atom des anderen gebildet. Die Sauerstoffatome in den Molekülen verhalten sich als Donor (B) und Akzeptor (A), wobei ein O-Atom Wasserstoff an den anderen abgibt.

Wasser hat aufgrund der Wasserstoffbrücken besondere Eigenschaften. Es ist ein gutes Lösungsmittel und hat einen hohen Siedepunkt und eine hohe Oberflächenspannung. Ferner hat Eis bei 4 ° C eine geringere Dichte als Wasser. Daher schwimmt Eis auf flüssigem Wasser, um das Wasserleben im Winter zu schützen. Aufgrund dieser Eigenschaften im Wasser wird es als universelles Lösungsmittel bezeichnet und spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Lebens auf der Erde.

Was ist intramolekulare Wasserstoffbrückenbindung?

Wenn eine Wasserstoffbrücke innerhalb von zwei funktionellen Gruppen desselben Moleküls auftritt, spricht man von einer intramolekularen Wasserstoffbrücke. Dies tritt auf, wenn sich der Wasserstoffdonor und der Akzeptor beide im selben Molekül befinden.

Abbildung 2: Struktur von o-Nitrophenol (ortho-Nitrophenol) mit intramolekularer Wasserstoffbrücke

Im O-Nitrophenolmolekül ist das O-Atom in der -OH-Gruppe elektronegativer als das H und somit δ-. H-Atom ist dagegen δ +. Daher wirkt das O-Atom in der -OH-Gruppe als H-Donor, während das O-Atom in der Nitrogruppe als H-Akzeptor wirkt.

Unterschied zwischen intermolekularer und intramolekularer Wasserstoffbrückenbindung

Bondbildung

Intermolekulare Wasserstoffbrücken: Intermolekulare Wasserstoffbrücken treten zwischen zwei benachbarten Molekülen auf.

Intramolekulare Wasserstoffbrücken: Intramolekulare Wasserstoffbrücken treten innerhalb des Moleküls auf.

Physikalische Eigenschaften

Intermolekulare Wasserstoffbrücken: Die intermolekulare Wasserstoffbrückenbindung hat hohe Schmelz- und Siedepunkte und einen niedrigen Dampfdruck. 

Intramolekulare Wasserstoffbrücken: Intramolekulare Wasserstoffbrücken haben niedrige Schmelz- und Siedepunkte und einen hohen Dampfdruck.

Stabilität

Intermolekulare Wasserstoffbrücken: Die Stabilität ist vergleichsweise hoch.

Intramolekulare Wasserstoffbrücken: Die Stabilität ist vergleichsweise gering.

Beispiele

Intermolekulare Wasserstoffbrücken: Wasser, Methylalkohol, Ethylalkohol und Zucker sind Beispiele für intermolekulare Wasserstoffbrücken. 

Intramolekulare Wasserstoffbrücken: Beispiele für intramolekulare Wasserstoffbrücken sind O-Nitrophenol und Salicylsäure. 

Zusammenfassung - Intermolekulare vs intramolekulare Wasserstoffbrücken

Verbindungen mit intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen sind stabiler als Verbindungen mit intramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen. Intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen sind dafür verantwortlich, ein Molekül mit einem anderen zu verbinden und zusammenzuhalten. Im Gegensatz dazu stehen bei intramolekularen Wasserstoffbrücken weniger Moleküle für die Wechselwirkung miteinander zur Verfügung und die Moleküle neigen weniger dazu, aneinander zu haften. Dies führt zu einer Abnahme von Siedepunkt und Schmelzpunkt. Moleküle mit intramolekularen Wasserstoffbrücken sind außerdem flüchtiger und haben einen höheren Dampfdruck.

Verbindungen mit intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen sind in Verbindungen mit ähnlicher Natur leicht löslich, während Verbindungen mit intramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen sich nicht leicht auflösen.

Referenz:

"Wasserstoffbindung." Chemie LibreTexts. Textsammlung, 21. Juli 2016. Web. 07. Februar 2017.

"Wasserstoffbrücken: Akzeptoren und Donoren." University of Wisconsin, n. D. Netz. 07. Februar 2017.

"Inter- und intra-molekulare Wasserstoffbrückenbindung in Alkoholen, Carbonsäuren und anderen Molekülen und deren Bedeutung." Organische Chemie. N.p. 2012. Web. 07 feb. 2017.

"Stärke intramolekularer vs. intermolekularer Wasserstoffbrückenbindungen." Chemie-Stack-Austausch. N.p., 2013. Web. 07. Februar 2017.

Bildhöflichkeit:

„O-Nitrophenol Wasserstoffbrücke“ Von NEUROtiker - Eigenes Werk (Public Domain) über Commons Wikimedia

"210 Wasserstoffbrücken zwischen Wassermolekülen-01" Von OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions-Website. (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia