Intermoleculaire krachten

De atoom- en de ionbinding zijn interacties tussen atomen binnen eenzelfde molecule, en we noemen deze bindingen dan ook intramoleculaire krachten.

Daarnaast zijn er ook interacties tussen moleculen onderling die de moleculen samenhouden. Dit noemen we de intermoleculaire krachten. Deze intermoleculaire krachten zijn heel wat zwakker dan de intramoleculaire krachten, en ze zijn heel bepalend voor de fysische eigenschappen van stoffen zoals dichtheid, kook- en smeltpunt, oplosbaarheid, …

Dipool-dipoolkrachten

Polaire moleculen hebben een netto-dipoolmoment dat niet gelijk is aan nul. Als twee polaire moleculen zich kort genoeg bij elkaar bevinden, plaatsen ze zich zodanig ten opzichte van elkaar dat de twee dipolen net tegengesteld aan elkaar gericht zijn. Het positieve uiteinde van de ene dipool trekt het negatieve uiteinde van de andere dipool aan.


Figuur 1 – Ordening van polaire moleculen op basis van hun netto-dipoolmomenten.

Dispersiekrachten

Apolaire moleculen trekken elkaar aan door tijdelijke dipooltjes. Ook in apolaire moleculen zijn de elektronen niet op elk moment symmetrisch verdeeld. Door verplaatsingen van elektronen ontstaan er tijdelijke dipolen die in naburige moleculen geïnduceerde dipolen doen ontstaan. Tussen deze tijdelijke geïnduceerde dipolen vindt een zwakke aantrekkingskracht plaats die men dispersiekracht of londonkracht noemt.

De sterkte van de dispersiekrachten neemt toe naarmate er meer elektronen in de moleculen voorkomen en dus met toenemende massa. Dispersiekrachten zijn zeer zwak, maar komen (vooral in grotere apolaire moleculen) zo veelvuldig voor dat ze een belangrijke intermoleculaire kracht vormen.

De waterstofbrug

Sommige moleculen bezitten een waterstofatoom gebonden aan een klein en heel elektronegatief atoom zoals stikstof, zuurstof of fluor. Door het grote verschil in elektronegativiteit is waterstof partieel positief geladen. Indien in een tweede molecule eveneens een klein en heel elektronegatief atoom voorkomt (stikstof, zuurstof of fluor) dat partieel negatief geladen is, dan ontstaat een sterke aantrekking tussen dit partieel negatieve atoom en het partieel positieve waterstofatoom van het andere molecule. Deze sterke intermoleculaire kracht noemen we een waterstofbrug. Waterstofbruggen worden vaak aangeduid met stippellijnen tussen atomen van verschillende moleculen.

Rangschik de inter- en intramoleculaire krachten van zwak naar sterk.

De intramoleculaire covalente bindingen zijn sterker dan de andere 3 intermoleculaire bindingen. Hiervan zijn de waterstofbruggen het sterkst. De dispersiekrachten tussen tijdelijke dipolen zijn zwakker dan dipoolkrachten tussen polaire moleculen. Dus optie C is juist.

Welk molecule kan geen waterstofbrug vormen?

Een waterstofbrug kan enkel voorkomen als in het molecule een waterstofatoom is gebonden aan een klein, erg elektronegatief atoom zoals , en .

Waterstofbruggen komen alleen voor wanneer het -atoom gebonden is aan een klein, zeer elektronegatief atoom zoals , en .
We dit nagaan door de moleculen te tekenen.
Indien mogelijk tekenen we één mogelijke waterstofbrug tussen twee moleculen als een blauwe stippellijn.

(a)
Eén van de atomen is gebonden aan het atoom, en kan dus een waterstofbrug vormen.

PIC

(b)
In het molecule zijn alle waterstoffen verbonden met , en niet met een klein, elektronegatief atoom zoals . Ze kunnen dus geen waterstofbruggen vormen.
(c)
Er kan een waterstofbrug gevormd worden tussen de - en -atomen van twee moleculen.

PIC

(d)
Er kan een waterstofbrug gevormd worden tussen de - en -atomen van twee moleculen.

PIC

Merk op dat beide waterstofatomen gebonden aan het -atoom dezelfde eigenschappen hebben. Beide zijn in staat om waterstofbruggen te vormen.

2024-07-16 16:26:28