Skript 2. MAR 2012/13

4 Zwischenmolekulare Kräfte Seite 4
- Sind in einem Molekül Wasserstoff-Atome an ein Fluor-, Sauerstoff- oder Stickstoff-Atom gebunden,
so bilden sich Wasserstoffbrücken zu Nachbarmolekülen.
- Die Wasserstoff-Atome nehmen aktiv an Wasserstoffbrücken teil.
- Enthält ein Molekül negativ polarisierte Fluor-, Sauerstoff- oder Stickstoff-Atome, so können ihre
nichtbindenden Elektronenpaare passiv an Wasserstoffbrücken teilnehmen.
Aufgaben:
4. Welche Verbindung hat den höheren Siedepunkt?
O
a)
oder
b) Ethanal oder Kohlenstoffdioxid
c) Ethanol oder Aceton (Propan-2-on)
5. Ordne folgende Verbindungen (mit 24-26 Elektronen) nach ihrem Siedepunkt: Methansäure,
Ethanal, Ethanol, Propan). Welche Kräfte wirken zwischen den Molekülen dieser Verbindungen?
6. Ordne folgende Verbindungen nach ihrem Siedepunkt: Ethansäure, Ethandial, Propan-1-ol,
Propan-2-ol, Butan, 2-Methylpropan
7. Zeichne die H-Brücken, die die Moleküle CH 3 OH und CH 3 COCH 3 und CH 3 NH 2 mit Wassermolekülen
ausbilden können.
Wasser und Eis: Die lockere Struktur von Eis (und damit seine gegenüber flüssigem Wasser
geringere Dichte) ist auf Wasserstoffbrücken zurückzuführen. Eis oder Schneekristalle bilden
sechseckige Muster. Im Gitter des Eises ist jedes Sauerstoff-Atom von vier Wasserstoff-Atomen
umgeben. Mit zwei Wasserstoffatomen ist das Sauerstoffatom über eine Elektronenpaarbindung
verbunden, während zu den beiden etwas weiter entfernten eine Wasserstoffbrücke besteht. Diese
Anordnung gibt ein weitmaschiges Gitter mit durchgängigen Hohlräumen von sechseckigem
Querschnitt. Wegen dieser weiträumigen Struktur besitzt Eis ein grösseres Volumen als Wasser
derselben Masse.
Schmilzt Eis, bricht das Gitter zusammen.
Einzelne Moleküle können in die Hohlräume
eindringen. Es bilden sich Gruppen
(Cluster) von Molekülen, die durch
Wasserstoffbrücken zusammenhalten. Von
0 bis 4°C nimmt die Dichte zu. Bei weiterer
Temperaturerhöhung vergrössern sich die
Abstände zwischen den Molekülen und
Wasser dehnt sich wie die meisten
Flüssigkeiten aus.
Wassermolekül
H-Brücke
Draufsicht
Die Wasserstoffbrücken sind auch verantwortlich für die grosse Oberflächenspannung des Wassers.
Die anziehenden Kräfte sind besonders ausgeprägt an Grenzflächen (z.B. Wasser-Luft), da hier
Wassermoleküle einseitig nach innen gezogen werden. Die Grenzfläche ist somit gespannt. Dank der
Oberflächenspannung können auf einer Wasseroberfläche sogar Gegenstände schwimmen, die eine
grössere Dichte besitzen als das Wasser. Zudem nehmen Wassertropfen Kugelform an um die
Oberfläche zu minimieren. Sogenannt waschaktive Substanzen (Seife, Waschmittel) lagern sich an
der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft an und vermindern dadurch die Oberflächenspannung.