Van der Waals vs Hydrogen Bonds
Van der Waals-kræfter og hydrogenbindinger er intermolekylære attraktioner mellem molekyler. Nogle intermolekylære kræfter er stærkere, og nogle er svage. Disse bindinger bestemmer molekylernes adfærd.
Van der Waals Forces
For en intermolekylær attraktion skal der være en ladningsadskillelse. Der er nogle symmetriske molekyler som H2, Cl2, hvor der ikke er ladningsadskillelser. Elektroner bevæger sig dog konstant i disse molekyler. Derfor kan der være øjeblikkelig ladningsadskillelse i molekylet, hvis elektronen bevæger sig mod den ene ende af molekylet. Enden med elektronen vil have en negativ ladning midlertidigt, hvorimod den anden ende vil have en positiv ladning. Disse midlertidige dipoler kan inducere en dipol i nabomolekylet, og derefter kan der opstå en vekselvirkning mellem modstående poler. Denne form for interaktion er kendt som en induceret dipol-induceret dipol-interaktion. Yderligere kan der være interaktioner mellem en permanent dipol og en induceret dipol eller mellem to permanente dipoler. Alle disse intermolekylære interaktioner er kendt som Van der Waals-kræfter.
Hydrogen Bonds
Når brint er knyttet til et elektronegativt atom som fluor, oxygen eller nitrogen, vil der opstå en polær binding. På grund af elektronegativiteten vil elektronerne i bindingen blive mere tiltrukket af det elektronegative atom end af brintatomet. Derfor vil brintatom få en positiv ladning delvist, hvorimod det mere elektronegative atom vil få en negativ ladning delvist. Når to molekyler med denne ladningsadskillelse er tæt på, vil der være en tiltrækningskraft mellem brint og det negativt ladede atom. Denne attraktion er kendt som hydrogenbinding. Hydrogenbindinger er relativt stærkere end andre dipol-interaktioner, og de bestemmer den molekylære adfærd. For eksempel har vandmolekyler intermolekylær hydrogenbinding. Et vandmolekyle kan danne fire hydrogenbindinger med et andet vandmolekyle. Da oxygen har to ensomme par, kan det danne to brintbindinger med positivt ladet brint. Så kan de to vandmolekyler kendes som en dimer. Hvert vandmolekyle kan binde med fire andre molekyler på grund af hydrogenbindingsevnen. Dette resulterer i et højere kogepunkt for vand, selvom et vandmolekyle har en lav molekylvægt. Derfor er den energi, der skal til for at bryde brintbindingerne, når de skal til gasfasen, høj. Yderligere bestemmer hydrogenbindinger isens krystalstruktur. Det unikke arrangement af isgitter hjælper det med at flyde på vandet, hvilket beskytter vandlivet i vinterperioden. Bortset fra dette spiller hydrogenbinding en afgørende rolle i biologiske systemer. Den tredimensionelle struktur af proteiner og DNA er udelukkende baseret på hydrogenbindinger. Hydrogenbindinger kan ødelægges af opvarmning og mekaniske kræfter.
Hvad er forskellen mellem Van der Waals Forces og Hydrogen Bonds?
• Hydrogenbindinger opstår mellem brint, som er forbundet med et elektronegativt atom og et elektronegativt atom i et andet molekyle. Dette elektronegative atom kunne være et fluor, oxygen eller nitrogen.
• Van der Waals-kræfter kan forekomme mellem to permanente dipoler, dipol-induceret dipol eller to inducerede dipoler.
• For at Van der Waals-kræfter kan finde sted, skal molekylet ikke nødvendigvis have en dipol, men hydrogenbinding finder sted mellem to permanente dipoler.
• Hydrogenbindinger er meget stærkere end Van der Waals-kræfter.
