Van der Waals vs Hidrogén Bonds
A Van der Waals-erők és a hidrogénkötések intermolekuláris vonzerőt jelentenek a molekulák között. Egyes intermolekuláris erők erősebbek, mások gyengék. Ezek a kötések határozzák meg a molekulák viselkedését.
Van der Waals Erők
Az intermolekuláris vonzás érdekében töltéselválasztásra van szükség. Vannak olyan szimmetrikus molekulák, mint a H2, Cl2, ahol nincs töltéselválás. Az elektronok azonban folyamatosan mozognak ezekben a molekulákban. Ezért a molekulán belül azonnali töltésszétválás történhet, ha az elektron a molekula egyik vége felé mozog. Az elektronnal rendelkező vége átmenetileg negatív, míg a másik vége pozitív töltésű lesz. Ezek az ideiglenes dipólusok dipólust indukálhatnak a szomszédos molekulában, és ezt követően kölcsönhatás léphet fel az ellentétes pólusok között. Ezt a fajta kölcsönhatást indukált dipól-indukált dipóluskölcsönhatásnak nevezik. Ezenkívül kölcsönhatások léphetnek fel egy permanens dipólus és egy indukált dipólus vagy két permanens dipólus között. Mindezeket a molekulák közötti kölcsönhatásokat Van der Waals erőknek nevezik.
Hidrogénkötések
Ha a hidrogén egy elektronegatív atomhoz, például fluorhoz, oxigénhez vagy nitrogénhez kapcsolódik, poláris kötés jön létre. Az elektronegativitás miatt a kötésben lévő elektronok jobban vonzódnak az elektronegatív atomhoz, mint a hidrogénatomhoz. Ezért a hidrogénatom részben pozitív töltést kap, míg az elektronegatívabb atom részben negatív töltést kap. Ha két ilyen töltéselválasztású molekula közel van egymáshoz, vonzási erő lép fel a hidrogén és a negatív töltésű atom között. Ezt a vonzást hidrogénkötésnek nevezik. A hidrogénkötések viszonylag erősebbek, mint a többi dipólus kölcsönhatás, és meghatározzák a molekuláris viselkedést. Például a vízmolekulák intermolekuláris hidrogénkötéssel rendelkeznek. Egy vízmolekula négy hidrogénkötést tud kialakítani egy másik vízmolekulával. Mivel az oxigénnek két magányos párja van, két hidrogénkötést tud kialakítani pozitív töltésű hidrogénnel. Ekkor a két vízmolekula dimerként ismert. Minden vízmolekula négy másik molekulával kapcsolódhat a hidrogénkötési képessége miatt. Ez magasabb forráspontot eredményez a víz számára, még akkor is, ha a vízmolekula molekulatömege alacsony. Ezért a hidrogénkötések felszakításához szükséges energia, amikor azok gázfázisba kerülnek, magas. Továbbá a hidrogénkötések határozzák meg a jég kristályszerkezetét. A jégrács egyedülálló elrendezése segíti a vízen lebegést, így védi a vízi élőlényeket a téli időszakban. Ezen kívül a hidrogénkötés létfontosságú szerepet játszik a biológiai rendszerekben. A fehérjék és a DNS háromdimenziós szerkezete kizárólag hidrogénkötéseken alapul. A hidrogénkötések tönkretehetik a melegítést és a mechanikai erőket.
Mi a különbség a Van der Waals Forces és a hidrogénkötések között?
• Hidrogénkötések jönnek létre a hidrogén között, amely egy elektronegatív atomhoz kapcsolódik, és egy másik molekula elektronegatív atomjához kapcsolódik. Ez az elektronegatív atom lehet fluor, oxigén vagy nitrogén.
• Van der Waals erők felléphetnek két állandó dipólus, a dipól által indukált dipólus vagy két indukált dipólus között.
• Ahhoz, hogy a Van der Waals-erők létrejöjjenek, a molekulának nem kell feltétlenül dipólussal rendelkeznie, de a hidrogénkötés két állandó dipólus között megy végbe.
• A hidrogénkötések sokkal erősebbek, mint a Van der Waals erők.
