Verschil tussen intermoleculaire en intramoleculaire waterstofbruggen
Share
Belangrijkste verschil - Intermoleculaire versus intramoleculaire waterstofbruggen
Moleculen worden gevormd wanneer atomen van dezelfde elementen of verschillende elementen bij elkaar komen om elektronen te delen en covalente bindingen te maken. Er zijn twee soorten aantrekkende krachten die de covalente moleculen bij elkaar houden. Dit worden intermoleculaire krachten en intramoleculaire krachten genoemd. Intermoleculaire krachten zijn de aantrekkende krachten die optreden tussen twee moleculen, terwijl intramoleculaire krachten optreden binnen het molecuul zelf. Waterstofbindingen zijn speciale soorten bindingen die worden gevormd in moleculen die worden gemaakt door een waterstofatoom dat elektronen deelt met een sterk elektronegatief atoom. Waterstofbinding kan optreden als zowel intermoleculaire als intramoleculaire krachten. Het belangrijkste verschil tussen intermoleculaire en intramoleculaire waterstofbruggen is dat intermoleculaire binding vindt plaats tussen twee naburige moleculen, terwijl intramoleculaire waterstofbinding plaatsvindt binnen het molecuul zelf.
Het is belangrijk om de functie van deze twee krachten apart te kennen om te begrijpen hoe ze een molecuul of een covalente verbinding bij elkaar houden.
Dit artikel legt uit,
1. Wat is waterstofbruggen?
2. Wat is intermoleculaire waterstofbrugvorming?
- Definitie, kenmerken en eigenschappen, voorbeelden
3. Wat is Intramolecular Hydrogen Bonding?
- Definitie, kenmerken en eigenschappen, voorbeelden
4. Wat is het verschil tussen intermoleculaire en intramoleculaire waterstofbruggen?
Wat is Hydrogen Bonding
Wanneer waterstof, dat gemiddeld elektronegatief is, covalent is gebonden aan een sterk elektronegatief atoom, wordt het paar van de elektronen dat zij delen meer vooringenomen ten opzichte van het sterk elektronegatieve atoom. Voorbeelden van dergelijke atomen zijn N, O en F. Er moet een waterstofacceptor en waterstofdonor aanwezig zijn om een waterstofbrug te vormen. De waterstofdonor is het sterk elektronegatieve atoom in het molecuul en de waterstofacceptor is het hoogst elektronegatieve waterstofatoom in het naburige molecuul en zou een eenzaam paar elektronen moeten bezitten.
Waterstofbinding kan tussen twee moleculen of in het molecuul voorkomen. Deze twee typen staan bekend als respectievelijk intermoleculaire waterstofbinding en intramoleculaire waterstofbinding.
Wat is intermoleculaire waterstofbinding
Intermoleculaire waterstofbinding kan optreden tussen soortgelijke of ongelijke moleculen. De positie van het acceptoratoom moet zodanig zijn georiënteerd dat het interactie met de donor kan hebben.
Laten we naar een watermolecuul kijken om het scenario duidelijk te begrijpen.
Figuur 1: Waterstofbinding in watermolecuul
Het paar elektronen gedeeld door H- en O-atomen wordt meer aangetrokken naar het zuurstofatoom. Daarom krijgen de O-atomen een lichte negatieve lading in vergelijking met het H-atoom. O-atoom wordt weergegeven als δ- en H-atoom wordt weergegeven als δ +. Wanneer een tweede watermolecuul in de buurt van de eerstgenoemde komt, wordt een elektrostatische binding gevormd tussen het δ-O-atoom van één watermolecuul met δ + H-atoom van de andere. De zuurstofatomen in de moleculen gedragen zich als de donor (B) en acceptor (A), waarbij een O-atoom waterstof aan de andere doneert.
Water heeft zeer speciale eigenschappen door waterstofbinding. Het is een goed oplosmiddel en heeft een hoog kookpunt en een hoge oppervlaktespanning. Verder is ijs bij 4 ̊C van lagere dichtheid dan water. Daarom drijft ijs op vloeibaar water dat het onderwaterleven tijdens de winter beschermt. Vanwege deze eigenschappen in water wordt het het universele oplosmiddel genoemd en speelt het een belangrijke rol bij het behoud van het leven op aarde.
Wat is Intramolecular Hydrogen Bonding
Als een waterstofbrug optreedt binnen twee functionele groepen van hetzelfde molecuul, wordt dit een intramoleculaire waterstofbrug genoemd. Dit gebeurt wanneer de waterstofdonor en de acceptor zich allebei binnen hetzelfde molecuul bevinden.
Figuur 2: Structuur van o-Nitrofenol (ortho-nitrofenol) met intramoleculaire waterstofbrug
In het O-nitrofenolmolecuul is het O-atoom in de -OH-groep meer elektronegatief dan de H en dus δ-. H-atoom daarentegen is δ +. Daarom fungeert het O-atoom in de -OH-groep als de H-donor, terwijl het O-atoom op de nitrogroep werkt als de H-acceptor.
Verschil tussen intermoleculaire en intramoleculaire waterstofbruggen
Bondvorming
Intermoleculaire waterstofbruggen: Intermoleculaire waterstofbinding vindt plaats tussen twee naburige moleculen.
Intramoleculaire waterstofbruggen: Intramoleculaire waterstofbinding vindt plaats binnen het molecuul zelf.
Fysieke eigenschappen
Intermoleculaire waterstofbruggen: Intermoleculaire waterstofbinding heeft hoge smelt- en kookpunten en lage dampspanning.
Intramoleculaire waterstofbruggen: Intramoleculaire waterstofbinding heeft lage smelt- en kookpunten en hoge dampspanning.
Stabiliteit
Intermoleculaire waterstofbruggen: De stabiliteit is relatief hoog.
Intramoleculaire waterstofbruggen: De stabiliteit is relatief laag.
Voorbeelden
Intermoleculaire waterstofbruggen: Water, methylalcohol, ethylalcohol en suiker zijn voorbeelden van intermoleculaire waterstofbinding.
Intramoleculaire waterstofbruggen: O-nitrofenol en salicylzuur zijn voorbeelden van intramoleculaire waterstofbinding.
Samenvatting - Intermoleculaire versus intramoleculaire waterstofbruggen
Verbindingen met intermoleculaire waterstofbruggen zijn stabieler dan verbindingen met intramoleculaire waterstofbruggen. Intermoleculaire waterstofbruggen zijn verantwoordelijk voor het verbinden van het ene molecuul met het andere en het aan elkaar gebonden houden. In tegenstelling daarmee, wanneer intramoleculaire waterstofbinding optreedt, zijn moleculen minder beschikbaar om met elkaar in wisselwerking te staan en hebben de moleculen minder neiging om aan elkaar te kleven. Dit leidt tot een daling van het kookpunt en het smeltpunt. Verder zijn moleculen met intramoleculaire waterstofbinding meer vluchtig en hebben ze een hogere dampdruk in vergelijking.
Verbindingen met intermoleculaire waterstofbruggen zijn gemakkelijk oplosbaar in verbindingen in vergelijkbare aard, terwijl verbindingen met intramoleculaire waterstofbindingen niet gemakkelijk oplossen.
Referentie:
"Waterstofbinding." Chemie LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. 07 feb. 2017.
"Hydrogen Bonding: Acceptors and Donors." University of Wisconsin, n.d. Web. 07 feb. 2017.
"Inter- en intra-moleculaire waterstofbinding in alcoholen, carbonzuren en andere moleculen en hun betekenis." Organische chemie. N.p., oct. 2012. Web. 07 feb. 2017.
"Sterkte van intramoleculaire versus intermoleculaire waterstofbruggen." Chemie Stack Exchange. N.p., 2013. Web. 07 feb. 2017.
Afbeelding met dank aan:
"O-Nitrophenol Wasserstoffbrücke" door NEUROtiker - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia
"210 waterstofbruggen tussen watermoleculen-01" door OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions-website. (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
