Intermolekulare Kräfte: Typen, Eigenschaften und Löslichkeit

Grundlagen der Intermolekularen Kräfte

Intermolekulare Kräfte halten Moleküle in Stoffen zusammen und ermöglichen es, dass diese Stoffe in fester oder flüssiger Form vorliegen oder sich in anderen Stoffen auflösen.

Dipol-Dipol-Wechselwirkungen

Diese Kräfte treten auf, wenn Moleküle ein permanentes Dipolmoment ungleich Null besitzen. Die Elektronen sammeln sich in einem Teil des Moleküls an (negativ), während der andere Teil einen Elektronenmangel aufweist (positiv). Wenn das Dipolmoment hinreichend groß ist, entstehen elektrostatische Anziehungskräfte zwischen den Dipolen. Stoffe mit starken Dipol-Dipol-Kräften können einen höheren Schmelzpunkt aufweisen als unpolare Moleküle gleicher molarer Masse.

Wasserstoffbrückenbindungen (H-Brücken)

Diese Anziehung tritt zwischen Molekülen auf, bei denen Wasserstoffatome (H) an sehr kleine und elektronegative Atome (wie Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor) gebunden sind. Es handelt sich um die stärkste Art der intermolekularen Wechselwirkung. H-Bindungen spielen eine wichtige Rolle bei biologischen Prozessen.

Ion-Dipol-Wechselwirkungen und Solvatation

Wenn eine ionische Verbindung in einem polaren Lösungsmittel gelöst wird, umgeben die negativen Pole der Lösungsmitteldipole die positiven Ionen, während die positiven Pole die negativ geladenen Ionen umgeben. Diese Wechselwirkung ist verantwortlich für die Auflösung von Ionenverbindungen in polaren Lösungsmitteln und wird als Solvatation bezeichnet.

Solvatationsenergie

Die Solvatationsenergie ist die Energie, die freigesetzt wird, wenn Ionen von Lösungsmittelmolekülen umgeben werden. Wenn die Solvatationsenergie größer ist als die Gitterenergie der ionischen Verbindung, löst sich die Verbindung im Lösungsmittel auf.

Induzierte Dipol-Wechselwirkungen

Dipol-induzierter Dipol

Beim Mischen einer polaren Substanz mit einer unpolaren Substanz kann eine Dipol-induzierte Dipol-Wechselwirkung entstehen. Der permanente Dipol der polaren Substanz induziert einen temporären Dipol in der unpolaren Substanz, indem er die Elektronenverteilung beeinflusst.

Ion-induzierter Dipol

Diese Wechselwirkung wird durch die Anwesenheit eines Ions induziert. Die Polarisationsfähigkeit eines Ions ist in der Regel höher als die eines permanenten Dipols.

London-Dispersionskräfte (Instant-Dipol-induzierter Dipol)

Obwohl diese Wechselwirkungen in allen Molekülen existieren, sind sie die einzigen intermolekularen Kräfte in unpolaren Molekülen. Die zufällige Bewegung der Elektronen kann zu einem Ungleichgewicht der Ladung führen, was einen momentanen Dipol erzeugt. Dieser momentane Dipol induziert wiederum einen Dipol in benachbarten Molekülen.

Eigenschaften der Dispersionskräfte

• Sie nehmen mit der molaren Masse des Moleküls zu.
• Sie hängen von der Molekülform ab.
• Längliche Moleküle weisen stärkere Dispersionskräfte auf, da sie einen besseren Kontakt mit benachbarten Molekülen ermöglichen.

Van-der-Waals-Kräfte

Van-der-Waals-Kräfte sind intermolekulare Wechselwirkungen, an denen Dipole beteiligt sind. Sie umfassen sowohl die Kräfte zwischen polaren Molekülen (Dipol-Dipol) als auch die momentanen Dipole, die in unpolaren Molekülen entstehen (Dispersionskräfte).