Różnica między Van der Waals a obligacjami wodorowymi

Van der Waals vs obligacje wodorowe

Siły Van der Waalsa i wiązania wodorowe są przyciąganiami międzycząsteczkowymi między cząsteczkami. Niektóre siły międzycząsteczkowe są silniejsze, a niektóre słabe. Wiązania te determinują zachowanie cząsteczek.

Siły Van der Waalsa

W przypadku przyciągania międzycząsteczkowego powinien istnieć rozdział ładunku. Istnieje kilka symetrycznych cząsteczek, takich jak H2, Cl2, w których nie ma rozdziału ładunku. Jednak elektrony stale poruszają się w tych cząsteczkach. Dlatego może dojść do natychmiastowego rozdzielenia ładunku w cząsteczce, jeśli elektron porusza się w kierunku jednego końca cząsteczki. Koniec z elektronem będzie chwilowo miał ładunek ujemny, podczas gdy drugi koniec będzie miał ładunek dodatni. Te tymczasowe dipole mogą indukować dipol w sąsiedniej cząsteczce, a następnie może wystąpić interakcja między przeciwnymi biegunami. Ten rodzaj interakcji jest znany jako indukowana dipolowa indukowana interakcja dipolowa. Ponadto mogą występować interakcje między trwałym dipolem a indukowanym dipolem lub między dwoma stałymi dipolami. Wszystkie te interakcje między cząsteczkami są znane jako siły Van der Waalsa.

Wiązania wodorowe

Gdy wodór zostanie przyłączony do atomu elektroujemnego, takiego jak fluor, tlen lub azot, powstanie wiązanie polarne. Z powodu elektroujemności elektrony w wiązaniu będą bardziej przyciągane do atomu elektroujemnego niż do atomu wodoru. Dlatego atom wodoru otrzyma częściowo ładunek dodatni, podczas gdy bardziej elektroujemny atom uzyska częściowo ładunek ujemny. Kiedy w pobliżu znajdują się dwie cząsteczki o takim rozdzieleniu ładunku, powstanie siła przyciągania między wodorem a ujemnie naładowanym atomem. Ta atrakcja jest znana jako wiązanie wodorowe. Wiązania wodorowe są stosunkowo silniejsze niż inne interakcje dipolowe i determinują zachowanie molekularne. Na przykład cząsteczki wody mają międzycząsteczkowe wiązanie wodorowe. Jedna cząsteczka wody może tworzyć cztery wiązania wodorowe z inną cząsteczką wody. Ponieważ tlen ma dwie samotne pary, może tworzyć dwa wiązania wodorowe z dodatnio naładowanym wodorem. Następnie dwie cząsteczki wody można nazwać dimerem. Każda cząsteczka wody może wiązać się z czterema innymi cząsteczkami ze względu na zdolność wiązania wodoru. Powoduje to wyższą temperaturę wrzenia wody, nawet jeśli cząsteczka wody ma niską masę cząsteczkową. Dlatego energia potrzebna do zerwania wiązań wodorowych, gdy przechodzą do fazy gazowej, jest wysoka. Ponadto wiązania wodorowe determinują strukturę krystaliczną lodu. Unikalny układ kraty lodowej pomaga jej unosić się na wodzie, a tym samym chroni życie wodne w okresie zimowym. Poza tym wiązanie wodorowe odgrywa istotną rolę w układach biologicznych. Trójwymiarowa struktura białek i DNA opiera się wyłącznie na wiązaniach wodorowych. Wiązania wodorowe można zniszczyć przez ogrzewanie i siły mechaniczne.