Intermolekulare Kräfte (19459004) (IMF) sind die Kräfte, die die Wechselwirkung zwischen Molekülen vermitteln, einschließlich Anziehungs- oder Abstoßungskräfte, die zwischen Molekülen und anderen Arten benachbarter Teilchen, z. B. Atomen oder Ionen, wirken. Die intermolekularen Kräfte sind im Verhältnis zu den intramolekularen Kräften - den Kräften, die ein Molekül zusammenhalten - schwach. Beispielsweise ist die kovalente Bindung, bei der Elektronenpaare zwischen Atomen geteilt werden, viel stärker als die Kräfte zwischen benachbarten Molekülen. Beide Kräfte sind wesentliche Bestandteile von Kraftfeldern, die häufig in der Molekularmechanik eingesetzt werden.
Die Untersuchung der intermolekularen Kräfte geht von makroskopischen Beobachtungen aus, die die Existenz und Wirkung von Kräften auf molekularer Ebene anzeigen. Diese Beobachtungen umfassen thermodynamisches Verhalten von nichtidealem Gas, das durch Virialkoeffizienten, Dampfdruck, Viskosität, Oberflächenspannung und Absorptionsdaten reflektiert wird.
Der erste Hinweis auf die Natur der mikroskopischen Kräfte findet sich in Alexis Clairauts Werk. Theorie de la Terre . [1] Weitere Wissenschaftler, die zur Untersuchung mikroskopischer Kräfte beigetragen haben, sind: Laplace, Gauß, Maxwell und Boltzmann.
Attraktive intermolekulare Kräfte werden in folgende Arten eingeteilt:
Informationen zu intermolekularen Kräften werden durch makroskopische Messungen von Eigenschaften wie Viskosität, Druck, Volumen, Temperatur (PVT) erhalten. Die Verbindung zu mikroskopischen Aspekten wird durch viriale Koeffizienten und Lennard-Jones-Potentiale gegeben.
Wasserstoffbrücken [ edit ]
Eine -Hydrogenbindung ist die Anziehungskraft zwischen dem einsamen Paar eines elektronegativen Atoms und einem Wasserstoffatom, das an einen der beiden Stickstoffgruppen gebunden ist Sauerstoff oder Fluor. [2] Die Wasserstoffbrückenbindung wird oft als starke elektrostatische Dipol-Dipol-Wechselwirkung beschrieben. Es hat jedoch auch einige Merkmale der kovalenten Bindung: Es ist direktional, stärker als eine Van-der-Waals-Kraft-Wechselwirkung, erzeugt interatomare Abstände, die kürzer als die Summe des Van-der-Waals-Radius sind, und erfordert normalerweise eine begrenzte Anzahl von Interaktionspartnern als eine Art Wertigkeit interpretiert.
Die intermolekulare Wasserstoffbrückenbindung ist für den hohen Siedepunkt von Wasser (100 ° C) im Vergleich zu den anderen Hydriden der Gruppe 16 verantwortlich, die keine Wasserstoffbrückenbindungen aufweisen. Die intramolekulare Wasserstoff-Sauerstoff-Bindung ist teilweise für die sekundären, tertiären und quaternären Strukturen von Proteinen und Nukleinsäuren verantwortlich. Es spielt auch eine wichtige Rolle in der Struktur von synthetischen und natürlichen Polymeren. [3]
Dipol-Dipol und ähnliche Wechselwirkungen [ edit ]
Regulärer Dipol edit ]
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind elektrostatische Wechselwirkungen zwischen Molekülen, die permanente Dipole aufweisen. Diese Wechselwirkungen neigen dazu, die Moleküle anzuordnen, um die Anziehung zu erhöhen (potentielle Energie zu reduzieren). Ein Beispiel für eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist in Chlorwasserstoff (HCl) zu sehen: Das positive Ende eines polaren Moleküls zieht das negative Ende des anderen Moleküls an und beeinflusst dessen Position. Polare Moleküle haben eine Nettoanziehung zwischen ihnen. Beispiele für polare Moleküle umfassen Chlorwasserstoff (HCl) und Chloroform (CHCl 3 ).
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