Ван дер Ваалс срещу водородни връзки
Силите на Ван дер Ваалс и водородните връзки са междумолекулни привличания между молекулите. Някои междумолекулни сили са по-силни, а други са слаби. Тези връзки определят поведението на молекулите.
Силите на Ван дер Ваалс
За междумолекулно привличане трябва да има разделяне на заряда. Има някои симетрични молекули като H2, Cl2, където няма разделяне на заряда. Електроните обаче непрекъснато се движат в тези молекули. Следователно може да има моментално разделяне на заряда в молекулата, ако електронът се движи към единия край на молекулата. Краят с електрона ще има временно отрицателен заряд, докато другият край ще има положителен заряд. Тези временни диполи могат да предизвикат дипол в съседната молекула и след това може да възникне взаимодействие между противоположни полюси. Този вид взаимодействие е известно като индуцирано диполно диполно взаимодействие. Освен това може да има взаимодействия между постоянен дипол и индуциран дипол или между два постоянни дипола. Всички тези междумолекулни взаимодействия са известни като сили на Ван дер Ваалс.
Водородни връзки
Когато водородът е прикрепен към електроотрицателен атом като флуор, кислород или азот, ще се получи полярна връзка. Поради електроотрицателността, електроните във връзката ще бъдат по-привлечени от електроотрицателния атом, отколкото от водородния атом. Следователно водородният атом ще получи частично положителен заряд, докато по-електроотрицателният атом ще получи частично отрицателен заряд. Когато две молекули с това разделяне на заряда са близо, ще има сила на привличане между водорода и отрицателно заредения атом. Това привличане е известно като водородна връзка. Водородните връзки са относително по-силни от другите диполни взаимодействия и те определят поведението на молекулите. Например водните молекули имат междумолекулни водородни връзки. Една водна молекула може да образува четири водородни връзки с друга водна молекула. Тъй като кислородът има две несподелени двойки, той може да образува две водородни връзки с положително зареден водород. Тогава двете водни молекули могат да бъдат известни като димер. Всяка водна молекула може да се свърже с четири други молекули поради способността за водородно свързване. Това води до по-висока точка на кипене на водата, въпреки че водната молекула има ниско молекулно тегло. Следователно енергията, необходима за разкъсване на водородните връзки, когато те преминават към газообразна фаза, е висока. Освен това водородните връзки определят кристалната структура на леда. Уникалното разположение на ледената решетка му помага да се носи по водата, като по този начин защитава водните обитатели през зимния период. Освен това, водородното свързване играе жизненоважна роля в биологичните системи. Триизмерната структура на протеините и ДНК се основава единствено на водородни връзки. Водородните връзки могат да се разрушат чрез нагряване и механични сили.
Каква е разликата между силите на Ван дер Ваалс и водородните връзки?
• Водородните връзки възникват между водорода, който е свързан с електроотрицателен атом и електроотрицателен атом на друга молекула. Този електроотрицателен атом може да бъде флуор, кислород или азот.
• Силите на Ван дер Ваалс могат да възникнат между два постоянни дипола, дипол-индуциран дипол или два индуцирани дипола.
• За да възникнат силите на Ван дер Ваалс, молекулата не трябва непременно да има дипол, но водородното свързване се осъществява между два постоянни дипола.
• Водородните връзки са много по-силни от силите на Ван дер Ваалс.
