Verschil tussen Van der Waals en waterstofbruggen

Van der Waals vs waterstofbruggen

Van der Waals krachten en waterstofbruggen zijn intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen moleculen. Sommige intermoleculaire krachten zijn sterker en sommige zijn zwak. Deze bindingen bepalen het gedrag van moleculen.

Van der Waals Forces

Voor een intermoleculaire aantrekking moet er een ladingsscheiding zijn. Er zijn enkele symmetrische moleculen zoals H2, Cl2, waar er geen ladingsscheidingen zijn. Elektronen verplaatsen zich echter constant in deze moleculen. Daarom kan er een onmiddellijke ladingsscheiding in het molecuul zijn als het elektron zich naar één uiteinde van het molecuul verplaatst. Het einde met het elektron zal tijdelijk een negatieve lading hebben, terwijl het andere einde een positieve lading zal hebben. Deze tijdelijke dipolen kunnen een dipool in het naburige molecuul induceren en daarna kan een interactie tussen tegengestelde polen optreden. Dit soort interactie staat bekend als een geïnduceerde dipool-geïnduceerde dipoolinteractie. Verder kunnen er interacties zijn tussen een permanente dipool en een geïnduceerde dipool of tussen twee permanente dipolen. Al deze intermoleculaire interacties staan ​​bekend als Van der Waals-krachten.

Waterstofbruggen

Wanneer waterstof is verbonden aan een elektronegatief atoom zoals fluor, zuurstof of stikstof, zal een polaire binding ontstaan. Vanwege de elektronegativiteit zullen de elektronen in de binding meer aangetrokken worden door het elektronegatieve atoom dan door het waterstofatoom. Daarom krijgt een waterstofatoom gedeeltelijk een positieve lading, terwijl het meer elektronegatieve atoom gedeeltelijk een negatieve lading krijgt. Wanneer twee moleculen met deze ladingsscheiding dichtbij zijn, zal er een aantrekkingskracht tussen waterstof en het negatief geladen atoom zijn. Deze attractie staat bekend als waterstofbinding. Waterstofbindingen zijn relatief sterker dan andere dipoolinteracties en ze bepalen het moleculaire gedrag. Watermoleculen hebben bijvoorbeeld intermoleculaire waterstofbinding. Eén watermolecuul kan vier waterstofbruggen vormen met een ander watermolecuul. Omdat zuurstof twee alleenstaande paren heeft, kan het twee waterstofbruggen vormen met positief geladen waterstof. Dan kunnen de twee watermoleculen bekend staan ​​als een dimeer. Elk watermolecuul kan zich binden aan vier andere moleculen vanwege het vermogen tot waterstofbinding. Dit resulteert in een hoger kookpunt voor water, ook al heeft een watermolecuul een laag molecuulgewicht. Daarom is de energie die nodig is om de waterstofbruggen te verbreken wanneer ze naar de gasfase gaan hoog. Verder bepalen waterstofbruggen de kristalstructuur van ijs. De unieke opstelling van het ijsrooster helpt het te drijven op water en beschermt zo het onderwaterleven in de winter. Afgezien hiervan speelt waterstofbinding een cruciale rol in biologische systemen. De driedimensionale structuur van eiwitten en DNA is uitsluitend gebaseerd op waterstofbruggen. Waterstofbindingen kunnen worden vernietigd door verwarming en mechanische krachten.