Різниця між Ван-дер-Ваальсом та Водневими зв’язками

Ван дер Ваальс проти водневих облігацій

Сили Ван-дер-Ваальса та водневі зв’язки - це міжмолекулярні атракції між молекулами. Деякі міжмолекулярні сили сильніші, а деякі слабкі. Ці зв’язки визначають поведінку молекул.

Сили Ван дер Ваальса

Для міжмолекулярного притягання повинно бути розрив заряду. Є деякі симетричні молекули, такі як H2, Cl2, де немає зарядки поділу. Однак у цих молекулах електрони постійно рухаються. Тому в молекулі може відбутися миттєве розділення заряду, якщо електрон рухатиметься до одного кінця молекули. Кінець електрон має тимчасовий негативний заряд, тоді як інший кінець матиме позитивний заряд. Ці тимчасові диполі можуть індукувати диполь у сусідній молекулі і після цього може відбуватися взаємодія між протилежними полюсами. Цей вид взаємодії відомий як індукована диполь-індукована взаємодія. Крім того, можуть бути взаємодії між постійним диполем та індукованим диполем або між двома постійними диполями. Усі ці міжмолекулярні взаємодії відомі як сили Ван-дер-Ваальса.

Водневі зв’язки

Якщо водень приєднаний до електронегативного атома, наприклад фтору, кисню чи азоту, то це призведе до полярного зв’язку. Через електронегативність електрони у зв’язку будуть більше притягуватись до електронегативного атома, ніж до атома водню. Тому атом водню частково отримає позитивний заряд, тоді як більш електронегативний атом частково отримає негативний заряд. Коли дві молекули, що мають це розділення заряду, знаходяться поруч, між воднем та негативно зарядженим атомом виникне сила притягання. Ця атракція відома як воднева зв'язка. Водневі зв’язки відносно сильніші за інші дипольні взаємодії, і вони визначають молекулярну поведінку. Наприклад, молекули води мають міжмолекулярні водневі зв’язки. Одна молекула води може утворювати чотири водневі зв’язки з іншою молекулою води. Оскільки кисень має дві самотні пари, він може утворювати два водневі зв’язки із позитивно зарядженим воднем. Тоді дві молекули води можна назвати димером. Кожна молекула води може зв’язуватися з чотирма іншими молекулами через здатність водневого зв’язку. Це призводить до більш високої температури кипіння води, навіть якщо молекула води має низьку молекулярну масу. Тому енергія, необхідна для розриву водневих зв’язків, коли вони йдуть у газоподібну фазу, висока. Далі водневі зв’язки визначають кристалічну структуру льоду. Унікальна композиція льодовикової решітки допомагає їй плавати по воді, отже, захищає водний світ у зимовий період. Крім цього, зв'язок водню відіграє важливу роль у біологічних системах. Тривимірна структура білків і ДНК базується виключно на водневих зв’язках. Водневі зв’язки можуть руйнуватися нагріванням та механічними силами.