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Van-der-Waals Kräfte - einfach erklärt
Das Wichtigste aus dem Video
Transkriptautomatisch erstellt · 32 Zeilen
- Viele Eigenschaften von Molekülverbindungen, z.B. ihr Schmelz- und Siedepunkt oder ihre Löslichkeit in polaren oder unpolaren Flüssigkeiten, hängen eng mit dem Vorhandensein und der
- Stärke der zwischenmolekularen Kräfte zusammen. Man unterscheidet drei Arten von Wechselwirkung: Die Van der Waals Wechselwirkung, die Dipol-Dipol-Kräfte
- und die Wasserstoffbrückenbindung. In diesem Video geht es um die Van-der-Waals-Wechselwirkung.
- Schauen wir uns einmal ein typisches unpolares Molekül an. Pentan ist bei Raumtemperatur flüssig und gehört zu den Kohlenwasserstoffen.
- Seine Summenformel lautet C5H12. In so einem Glas mit Pentan liegen also beinah unzählige Pentan-Moleküle vor, die durch
- eine Kraft zusammengehalten werden. Gäbe es diese Kraft nicht, würden die Pentanmoleküle wie in einem Gas unabhängig voneinander durch
- den Raum schwirren. Und genau das passiert in einem Gas ... die Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten
- werden durch die Temperaturerhöhung überwunden, und die Moleküle können sich frei bewegen. Eine ausführlichere Erklärung dazu findest du in dem Video »zwischenmolekulare Kräfte
- bestimmen die Eigenschaften«. Je mehr Wärme gebraucht wird, um einen Stoff von der flüssigen in die Gasphase zu bringen,
- desto stärker waren also die Kräfte, die zwischen den Molekülen geherrscht haben. Man kann sagen, je höher der Siedepunkt, desto stärker die zwischenmolekularen Kräfte.
- Wo kommen jetzt aber diese anziehenden Kräfte her? Tatsächlich sind die Van-der-Waals-Wechselwirkungen auf den ersten Blick nicht leicht zu erkennen
- ... und dabei sind sie überall vorhanden, wo Elektronen vorkommen. Schauen wir uns mal eine Kohlenstoff-Kohlenstoffbindung genauer an.
- Es handelt sich natürlich um eine unpolare Bindung, denn beide Kohlenstoffatome haben dieselbe Elektronegativität.
- Das bedeutet, dass die beiden Bindungselektronen die ganze Zeit über zwischen den beiden Atomkernen in Bewegung sind, und zwar gleichmäßig verteilt.
- Jetzt halten wir mal einfach die Zeit an und schauen, wo sich die Elektronen befinden. Jetzt genau zu diesem Zeitpunkt sind die Elektronen zufälligerweise beide in der Nähe des linken
- Kohlenstoffatoms. Hätten wir eine hundertstel Sekunde später gestoppt, wären die beiden schon woanders,
- aber jetzt haben wir erst einmal dieses Bild. Wenn also beide Elektronen zufälligerweise auf die linke Seite gerutscht sind, dann gibt
- es für diesen kurzen Moment eine Ladungsverteilung mit einem Delta minus und einem Delta plus. Man spricht hier von einem temporären Dipol.
- Sobald wir die Zeit weiterlaufen lassen, wird sich die Ladungsverteilung vielleicht wieder auflösen oder die Elektronen werden plötzlich beide auf der rechten Seite auftauchen ... es
- gibt ein ständiges Wechseln der Ladungsverteilung. Wie gesagt, das passiert zufällig und für sehr kurze Zeit, und damit könnte es uns
- doch eigentlich egal sein. Aber dieser Effekt hat einen großen Einfluss.
- Denn dieser kurzzeitige Zustand hat auch einen Einfluss auf benachbarte Moleküle. Gleiche Ladungen stoßen sich ab.
- Wenn also in dem einen Molekül eine Ladungstrennung vorkommt, dann reagieren die Elektronen im Nachbarmolekül darauf.
- Auch hier stellt sich nun eine Ladungstrennung ein, allerdings umgekehrt zum ersten Molekül. Man spricht hier von einem induzierten, also erzeugten Dipol.
- Jetzt stehen sich zwei gegensätzliche Ladungen gegenüber, und diese ziehen sich gegenseitig an.
- Und diese Anziehung entscheidet über die Eigenschaften. Je mehr Elektronen in einem System sind, desto größer ist auch die Van-der-Waals-Wechselwirkung.
- Der Siedepunkt von Penten liegt beispielsweise bei 36°C. Entfernen wir eine CH2-Gruppe, erhalten wir Butan C4H10, das einen Siedepunkt von -0,5°C
- hat. Nehmen wir eine weitere CH2-Gruppe dazu, erhöhen wir dagegen wieder die Zahl der Elektronen
- in der Verbindung. Die Siedetemperatur steigt daher auf 69°C.
- Auch bei den Edelgasen ist der Effekt sichtbar. Helium mit 2 Elektronen hat eine Siedetemperatur von -269°C, Neon mit 10 Elektronen -246°C
- und Argon mit 18 Elektronen -186°C. Damit kennst du nun die erste der drei zwischenmolekularen Kräfte.
- In weiteren Videos erkläre ich auch die Dipol-Dipol-Wechselwirkung und die Wasserstoffbrückenbindung. Wir sehen uns dann dort, bis dahin tschüss.