3 Arten intermolekularer Kräfte

Intermolekulare Kräfte oder IMFs sind physikalische Kräfte zwischen Molekülen. Im Gegensatz dazu sind intramolekulare Kräfte Kräfte zwischen Atomen innerhalb eines einzelnen Moleküls. Intermolekulare Kräfte sind schwächer als intramolekulare Kräfte.

Wichtige Erkenntnisse: Intermolekulare Kräfte

• Intermolekulare Kräfte wirken zwischen Moleküle. Im Gegensatz dazu wirken intramolekulare Kräfte innerhalb Moleküle.
• Intermolekulare Kräfte sind schwächer als intramolekulare Kräfte.
• Beispiele für intermolekulare Kräfte sind die Londoner Dispersionskraft, die Dipol-Dipol-Wechselwirkung, die Ionendipol-Wechselwirkung und die Van-der-Waals-Kräfte.

Wie Moleküle interagieren

Die Wechselwirkung zwischen intermolekularen Kräften kann verwendet werden, um zu beschreiben, wie Moleküle miteinander interagieren. Die Stärke oder Schwäche der intermolekularen Kräfte bestimmt den Aggregatzustand einer Substanz (z. B. fest, flüssig, gasförmig) und einige der chemischen Eigenschaften (z. B. Schmelzpunkt, Struktur)..

Es gibt drei Haupttypen von intermolekularen Kräften: Londoner Dispersionskraft, Dipol-Dipol-Wechselwirkung und Ionen-Dipol-Wechselwirkung. Im Folgenden werden diese drei intermolekularen Kräfte anhand von Beispielen für jeden Typ näher erläutert.

London Dispersion Force

Die Londoner Dispersionskraft ist auch bekannt als LDF, Londoner Kräfte, Dispersionskräfte, momentane Dipolkräfte, induzierte Dipolkräfte oder die induzierte Dipol-induzierte Dipolkraft

Die Londoner Dispersionskraft, die Kraft zwischen zwei unpolaren Molekülen, ist die schwächste der intermolekularen Kräfte. Die Elektronen eines Moleküls werden vom Kern des anderen Moleküls angezogen, während sie von den Elektronen des anderen Moleküls abgestoßen werden. Ein Dipol wird induziert, wenn die Elektronenwolken der Moleküle durch die anziehenden und abstoßenden elektrostatischen Kräfte verzerrt werden.

Beispiel: Ein Beispiel für die Londoner Dispersionskraft ist die Wechselwirkung zwischen zwei Methylgruppen (-CH₃) Gruppen.

Beispiel: Ein zweites Beispiel für die Londoner Dispersionskraft ist die Wechselwirkung zwischen Stickstoffgas (N₂) und Sauerstoffgas (O₂) Moleküle. Die Elektronen der Atome werden nicht nur von ihrem eigenen Atomkern angezogen, sondern auch von den Protonen im Kern der anderen Atome.

Dipol-Dipol-Wechselwirkung

Eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung tritt immer dann auf, wenn sich zwei polare Moleküle nähern. Der positiv geladene Teil eines Moleküls wird von dem negativ geladenen Teil eines anderen Moleküls angezogen. Da viele Moleküle polar sind, ist dies eine übliche intermolekulare Kraft.

Beispiel: Ein Beispiel für eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist die Wechselwirkung zwischen zwei Schwefeldioxiden (SO₂) Moleküle, bei denen das Schwefelatom eines Moleküls von den Sauerstoffatomen des anderen Moleküls angezogen wird.

Beispiel: Wasserstoffbrückenbindung wird als spezifisches Beispiel für eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung angesehen, an der immer Wasserstoff beteiligt ist. Ein Wasserstoffatom eines Moleküls wird von einem elektronegativen Atom eines anderen Moleküls angezogen, beispielsweise einem Sauerstoffatom in Wasser.

Ionen-Dipol-Wechselwirkung

Eine Ionen-Dipol-Wechselwirkung tritt auf, wenn ein Ion auf ein polares Molekül trifft. In diesem Fall bestimmt die Ladung des Ions, welcher Teil des Moleküls anzieht und welcher abstößt. Ein Kation oder positives Ion würde vom negativen Teil eines Moleküls angezogen und vom positiven Teil abgestoßen. Ein Anion oder ein negatives Ion würde vom positiven Teil eines Moleküls angezogen und vom negativen Teil abgestoßen.

Beispiel: Ein Beispiel für die Ionen-Dipol-Wechselwirkung ist die Wechselwirkung zwischen einem Na⁺ Ion und Wasser (H₂O) wobei das Natriumion und das Sauerstoffatom voneinander angezogen werden, während das Natrium und der Wasserstoff voneinander abgestoßen werden.

Van der Waals-Streitkräfte

Van-der-Waals-Kräfte sind die Wechselwirkung zwischen ungeladenen Atomen oder Molekülen. Die Kräfte werden verwendet, um die universelle Anziehungskraft zwischen Körpern, die physikalische Adsorption von Gasen und den Zusammenhalt von kondensierten Phasen zu erklären. Die Van-der-Waals-Kräfte umfassen intermolekulare Kräfte sowie einige intramolekulare Kräfte, einschließlich der Keesom-Wechselwirkung, der Debye-Kraft und der Londoner Dispersionskraft.

Quellen

• Ege, Seyhan. Organische Chemie: Struktur und Reaktivität. Houghton Mifflin College. ISBN 0618318097. S. 30-33, 67.
• Majer, V. und Svoboda, V. (1985). Verdampfungsenthalpien organischer Verbindungen. Blackwell Scientific Publications. Oxford. ISBN 0632015292.
• Margenau, H. und Kestner, N. (1969). Theorie intermolekularer Kräfte. Internationale Reihe von Monographien in der Naturphilosophie. Pergamon Press, ISBN 1483119289.