Waterstofbinding en Van der Waals-krachten
In de scheikunde en de natuurkunde zijn verschillende soorten aantrekkelijke interacties tussen deeltjes bekend. Twee belangrijke zijn de waterstofbruggen en de van der Waals-krachten.
Wat zijn waterstofbruggen?
Een waterstofbinding (ook wel waterstof of H-binding genoemd) is een aantrekkelijke interactie tussen een waterstofatoom en een eenzaam elektronenpaar van een andere groep atomen.
- Waterstofbindingen worden gecreëerd vanwege het verschil in elektronegativiteit tussen de twee op elkaar inwerkende atomen.
- Elektronegativiteit is het vermogen van een atoom om elektronen aan te trekken. Het is een elementspecifieke eigenschap. Met een waarde van 4 heeft fluor de hoogste elektronegativiteit van alle elementen.
- Waterstof heeft een elektronegativiteit van 2,2. Atomen met een eenzaam elektronenpaar hebben een hogere elektronegativiteit.
- Het elektronegativiteitsverschil creëert gedeeltelijke ladingen op de atomen. Waterstof is gedeeltelijk positief, het andere element is gedeeltelijk negatief geladen.
- De resulterende elektrostatische aantrekking is een sterke interactie, dus waterstofbruggen zijn relatief stabiel.
Op school worden tal van verbindende krachten aangeleerd die plaatsvinden binnen en tussen ...
Waterstofbindingen komen bijvoorbeeld voor tussen watermoleculen. Ze creëren de hoge oppervlaktespanning van water en de zeshoekige vorm van sneeuwvlokken, omdat ze de rangschikking van de moleculen in het ijskristal bepalen.
Een ander soort interactie: de krachten van van der Waal
In tegenstelling tot waterstofbruggen treden Van der Waals-krachten niet op tussen polaire, maar tussen niet-polaire moleculen.
- De elektronen van een deeltje zijn niet statisch, maar bewegen permanent in de elektronenschil. Het kan voorkomen dat er af en toe een dipool ontstaat, d.w.z. het grootste deel van de elektronendichtheid bevindt zich op een bepaalde plaats in het molecuul. Hierdoor ontstaat even een deels positief en deels negatief geladen deel van het molecuul.
- De elektrostatische krachten die hier optreden zijn zwakker dan die van de waterstofbruggen. Deze geïnduceerde dipolen ontstaan slechts voor fracties van een seconde, maar ze komen ook meerdere keren per seconde voor.
Van der Waals-interacties zijn bijvoorbeeld te vinden in het dierenrijk: dieren die tegen platte muren kunnen klimmen, hebben ontelbare haren op hun poten. De interactie tussen al deze haren en de atomen van de wand is voldoende voor hechting.
