Wasserstoffbrückenbindungen zwischen unpolaren Molekülen?
können wasserstoffbrückenbindungen auch zwischen unpolaren molekülen stattfinden? wasserstoff ist doch immer delta + und sauerstoff immer delta-. bei co2 zum beispiel, dast ist doch ein unpolares molekül und die beiden sauerstoffatome haben delta- könnte das dann nicht einfach wasserstoffbrückenbindungen mit zb wasser machen?
7 Antworten
Die Wasserstoffbrücke (nicht "Bindung", denn es ist nun mal keine - auch wenn das viele so sagen) entsteht zwischen
sehr stark positiv polarisiertem H (nur wenn er an O, F oder N hängt) und
einem beliebigen freien Elektronenpaar des Nachbarteilchens.
Ergo: Der Wasserstoff des Wassers kann mit den freien Elektronenpaaren des CO2 H-Brücken machen. Dabei ist es völlig unerheblich, ob der Sauerstoff im CO2 negativ polarisiert ist oder das CO2 polar, es kommt nur darauf an, dass es freie e-Paare gibt.
Wasserstoffbrücken oder allgemein Dipol-Dipol Effekte können nur auftreten, wenn bei ausreichender Elektronegativitätsdifferenz der Bindungspartner eine polare Bindung (delta + & -) entsteht UND wenn die Ladungsschwerpunkte nicht zusammenfallen.
Beim CO2 ist die Polarität gegeben, aber aufgrund des planaren Aufbaus (O=C=O) heben sich die Ladungen weitestgehend auf und das Molekül weist nur einen sehr geringen Dipolcharakter auf (schwacher induzierter Dipol).
Deutliche Dipole können in anderen Molekülen weitere Dipoleffekte induzieren, aber beim CO2 in Wasser wird eher eine chemische Reaktion auftreten und bestenfalls das Löslichkeitsverhalten etwas beinflusst werden.
Beim Wassermolekül haben wir einen Dipol, weil sich 2 distinkte Ladungsschwerpunkte ausbilden (ein delta- beim O und ein gemeinsames delta + für die beiden H).
Bei unpolaren Molekülen gibt es auch eine Art Dipol Wechselwirkung (induzierter Dipol duch Fluktuation der Bindungselektronenwolken)- die Kräfte sind aber um ein vielfaches schwächer als beim Dipol-Dipol.
Für Details google mal "Zwischenmolekulare Kräfte" oder "Van der Waals Kräfte im engeren Sinn"
Keine Ahnung warum, aber irgendwie kann ich keine Kommentare mehr machen ...
Darum hier als separater Kommentar zu der Antwort von Botanicus:
Botanicus hat völlig recht und ich war auf dem Holzweg.
CO2 ist unpolar und kein Dipolmolekül, ABER für H-Brücken ist das unerheblich, da man nur einen H-Donator und ein freies Elektronenpaar von dem H-Akzeptor brauch.
Die O Atome im CO2 haben je 2 freie e- - PAare und können darum nit dem H vom Wasser wechselwirken.
Im Web werden sogar die Strukturen beschrieben die sich bei der Hydrathüllenbildung ergeben sollen (je 3 Wassermoleküle pro nicht-bindendem Elektronenpaar):
Siehe Abb.2.4.3.11 auf dieser Seite:
http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/chemkurs/cs11-19.htm
Sorry, manchmal sollte man doch einfach zu Bett gehen.....
Das CO₂ Molekül weist wegen der beiden Doppelbindungen am Kohlenstoff nicht gerade eine stabile Elektronenkonfiguration auf. Kommen polare Wassermoleküle hinzu, reagiert es gerne mit diesen unter Ausbildung eines CO₃²⁻ Ions. Wenn man so will, werden unter diesen Umständen die H-O Bindungen des Wassers so polar, dass sie H⁺ Ionen abgespalten werden. Das CO Molekül ist zwar nach aussen unpolar, das gilt aber nicht für seine C=O Bindungen.
Das kann man unter Märchen buchen ... CO2 reagiert eben nicht "gerne" mit Wasser. Es wird dabei physikalisch gelöst. Wasserstoffbrücken könnten dabei eine gewisse Rolle spielen. CO2 ist aber nicht besonders gut löslich (siehe Mineralwasser).
Die Polarität beim CO2 Molekül ist zu schwach, als das sich wirklich ein Dipol bilden könnte. Man muss da die Differenz in der Elektronegativität betrachten. Aber ich denke grundsätzlich wäre das möglich.
das problem bei co2 ist doch, dass das delta - an beiden enden ist, und dass dadurch kein dipol entstehen kann, weil es linear ist oder? das ist ja der unterschied zu wasser .
Du hast recht! Siehe 2 Antwort von mir - ich habe mich vergaloppiert...
(komischerweise funktioniert die "kommentieren" Funktion jetzt wieder - irgendetwas stimmt mit meinen Cookieeinstellungen wohl nicht)