Hallo, ich bin mir nicht ganz sicher ob ich das Thema richtig verstanden habe.
Also Wasserstoffbrückenbindungen treten immer dann auf, wenn in einem Molekül ein H an N,O oder F gebunden ist.
Dann entstehen nämlich so starke Pole, dass die Moleküle sich gegenseitig (nicht dauerhaft) anziehen oder abstoßen.
Aber warum kann jetzt Wasser zwei Brücken ausbilden und Flurwasserstoff nur eine?
__________________ 'Mit der Dummheit kämpfen Götter selbst vergebens.'
Johanna von Orleans
Kinder wissen, dass es Drachen gibt. Dazu brauchen sie keine Märchen.
Um Ihnen zu sagen, wie man sie irgendwie umbringt, dafür braucht man Märchen.
Unbekannt (aus dem Radio)
Allgemein gesprochen: Die freien Elektronenpaare von F, N oder O können Wechselwirkungen mit Wasserstoffatomen eingehen, die infolge ihrer Bindung an elektronegative Atome (wie Halogene, Chalkogene etc.) eine positive Teilladung tragen (Mittelwert der Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Bindungselektronen näher am elektronegativen Atom). Diese Wasserstoffbrücken können sich innerhalb eines Moleküls (Beispiel etwa 4-hydroxy, 4-methylpentanon-2 aka Diacetonalkohol) oder zwischen verschiedenen Molekülen ausbilden.
HF und NH3 können so wie H2O pro Molekül maximal 4 Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden - so lange man nur 1 Moelkül betrachtet. Jeweils 1 pro H-Atom als H-Donor und 1 pro freiem Elektronenpaar als H-Akzeptor.
Da aber jede Wasserstoffbrückenbindung sowohl einen Donor und einen Akzeptor benötigt, liegt der Flaschenhals beim NH3 beim einizgen freien Elektronenpaar und beim HF beim einizgen verfügbaren H pro HF - ergo im Schnitt nur 1 Bindung pro Molekül. Beim H2O ist der Flaschenhals doppelt so breit, daher gehen sich dort 2 Wasserstoffbrückenbindungen pro Molekül aus.
Äh, ok, dann muss man immer auf die Anzahl der freien Elektronenpaare und der gebundenen h-Atome schauen. Dann hat Wasser 4 Brücken, da es einmal zwei Bindungen bei den Elektronenpaaren und zwei bei den h-Atomen hat.
Nh3 kann auch vier eingehen, jedoch nur eine pro Melekularverbindung.
Man kann also sagen, dass ein Wassermolekül zum anderen mit 2 Bindungen zusammengehalten wird und beim NH3 nur durch eine.
Du könntest ja 1 NH3 aufzeichnen, und rundherum 4 weitere, die jeweils mit dem ersten NH3 über eine H-Brücke verbunden sind. Das erste würde dann an 4 H-Brücken beteiligt sein.
Wenn du aber das Gesamte betrachtest, dann hast du 5 NH3-Moleküle und 4 Brücken. Im Summe als 0.8 Brücken pro NH3-Atom. Du könntest dann weiter außen weitere NH3 über H-Brücken dranhängen und dann noch weiter und und und - als Grenzfall wirst du maximal so viele Brücken erhalten wie NH3-Moleküle da sind - aus schon besagten Gründen. Mit HF geschieht zahlenmäßig das Gleiche.
Wenn du das Selbe mit Wassermolekülen machst, dann kannst du aber die 4 Wassermoleküle, die sich um das zentrale Molekül herum befinden, untereinander noch über H-Brücken aneinander hängen. Also erhältst du dort im ersten Schritt 8 H-Brückenbindungen aus 5 Molekülen (=1.6 Bindungen pro Molekül). Als Grenzfall wirst du dort 2 H-Brücken pro Molekül erhalten.
Ok, so langsam begreife ich es.
Jetzt habe ich noch kurz 2 weitere Fragen zu zwischenmolekularen Bindungen.
Warum steigt die Siedetemperatur bei dieser Reiche:
CH4,SiH4,GeH4,SnH4
Das hängt hier doch alles an den Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.
Diese sind ja normalerweise immer größer je höher die Elektronegativitätdifferenz ist.
Warum ist dann aber die Siedetemperatur von SnH4 größer als von CH4?
Warum hat SbH3 eine größere Siedetemperatur als NH3, das Wasserstoffbrücken bilden kann?
Du könntest ja 1 NH3 aufzeichnen, und rundherum 4 weitere, die jeweils mit dem ersten NH3 über eine H-Brücke verbunden sind. Das erste würde dann an 4 H-Brücken beteiligt sein.
Wenn du aber das Gesamte betrachtest, dann hast du 5 NH3-Moleküle und 4 Brücken. Im Summe als 0.8 Brücken pro NH3-Atom. Du könntest dann weiter außen weitere NH3 über H-Brücken dranhängen und dann noch weiter und und und - als Grenzfall wirst du maximal so viele Brücken erhalten wie NH3-Moleküle da sind - aus schon besagten Gründen. Mit HF geschieht zahlenmäßig das Gleiche.
Wenn du das Selbe mit Wassermolekülen machst, dann kannst du aber die 4 Wassermoleküle, die sich um das zentrale Molekül herum befinden, untereinander noch über H-Brücken aneinander hängen. Also erhältst du dort im ersten Schritt 8 H-Brückenbindungen aus 5 Molekülen (=1.6 Bindungen pro Molekül). Als Grenzfall wirst du dort 2 H-Brücken pro Molekül erhalten.
lg,
Muzmuz
Ich sehe das nicht so, zumidnest beim HF nicht. Wenn ich innen alle möglichen Bindungsstellen mit Brückenbindungen absättige dann bleiben nur "am Rand" freie Bindungsstellen. Da die Anzahl der Atome am Rand dann im Vergleich zum Bulk kleiner wird, nimmt die durchshcnittliche Anzahl an H-Brücken zu.
Umgebe ich ein HF mit 4 weiteren, dann habe ich 1 HF mit 4 H-Brücken, und 4 mit jeweils einer. Macht im Schnitt 1.8.
Nehme ich weitere 12 HF Möleküle und mache mit diesen H-Brücken zu den 4 die vorher außen waren, dann habe ich 5 Moleküle mit 4 H-Brücken, und 12 mit 1H. Macht im Schnitt 1.88.
nehme ich noch eine "Sphäre" dazu, dann habe ich 17 HF-Moleküle mit 4 H-Brücken und 36 mit nur einer. Macht im Schnitt 1.96 H-Brücken.
Rein theoretisch (mathematisch betrachtet) müsste das zumidnest bei HF gegen 4 gehen. (Formel kann sich jeder selbst überlegen).
Ok, so langsam begreife ich es.
Jetzt habe ich noch kurz 2 weitere Fragen zu zwischenmolekularen Bindungen.
Warum steigt die Siedetemperatur bei dieser Reiche:
CH4,SiH4,GeH4,SnH4
Das hängt hier doch alles an den Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.
Diese sind ja normalerweise immer größer je höher die Elektronegativitätdifferenz ist.
Warum ist dann aber die Siedetemperatur von SnH4 größer als von CH4?
Warum hat SbH3 eine größere Siedetemperatur als NH3, das Wasserstoffbrücken bilden kann?
Hier kommen die größeren Massen ins Spiel. In der 4. und 5. Gruppe sind die EN - Differenzen zum H noch nicht so ausgeprägt wie bei O und F. H2O und HF (wegen der starken Wechselwirkungen oft auch als H2F2 formuliert) reissen wegen der Wasserstoffbrücken krass aus der Abhängigkeit zwischen Molmasse und Siedepunkt aus, die bei Abwesenheit starker zwischenmolekularer Wechselwirkungen gilt (Kohlenwasserstoffe bis Pentan sind bei Raumtemperatur noch gasförmig).
Ich sehe das nicht so, zumidnest beim HF nicht. Wenn ich innen alle möglichen Bindungsstellen mit Brückenbindungen absättige dann bleiben nur "am Rand" freie Bindungsstellen. Da die Anzahl der Atome am Rand dann im Vergleich zum Bulk kleiner wird, nimmt die durchshcnittliche Anzahl an H-Brücken zu.
Ja, daher nähert man sich mit steigender Molekülzahl auch immer mehr dem Grenzwert von 1 H-Brückenbindung pro Molekül.
Zitat:
Zitat von FalconX
Umgebe ich ein HF mit 4 weiteren, dann habe ich 1 HF mit 4 H-Brücken, und 4 mit jeweils einer. Macht im Schnitt 1.8.
Nein, weil du die Brücken doppelt zählst. Zwischen diesen 5 HF-Molekülen bilden sich 4 Brücken aus. 4 Brücken / 5 Moleküle = 0.8 Brücken pro Molekül.
Einfachstes Beispiel: 2 HF-Moleküle, logischer Weise 1 H-Brückenbindung. Nach deiner Diktion hätte man 2 HF-Moleküle mit je einer Brücke - aber sprachlich genauer und richtiger 'mit Beteiligung an einer H-Brückenbindung' (die sprahcliche Ungenauigkeit führte hier wahrscheinlich zur Fehlinterpretation). Somit gibt es hier trotzdem nur 1 H-Brückenbindung und die Quote liegt bei 0.5 H-Brückenbindungen pro HF-Molekül. Selbiges gilt für deine weiteren Ausbaustufen. Halbiere deine ermittelte Zahl, dann hast du die Quote H-Brücken pro Molekül.
Ok, so langsam begreife ich es.
Jetzt habe ich noch kurz 2 weitere Fragen zu zwischenmolekularen Bindungen.
Warum steigt die Siedetemperatur bei dieser Reiche:
CH4,SiH4,GeH4,SnH4
Das hängt hier doch alles an den Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.
Diese sind ja normalerweise immer größer je höher die Elektronegativitätdifferenz ist.
Warum ist dann aber die Siedetemperatur von SnH4 größer als von CH4?
Warum hat SbH3 eine größere Siedetemperatur als NH3, das Wasserstoffbrücken bilden kann?
Wie GeorgL schon beschrieben hat, liegt es an den Massen.
Beim Übergang in den Gasförmigen Zustand muss die Geschwindigkeit des Moleküls ausreichend groß sein, um die Oberfläche der Flüssigkeit bzw des Feststoffes zu verlassen. Je schwerer das Molekül, desto geringer dessen Geschwindigkeit bei gleicher Temperatur. Ergo muss bei schwereren Molekülen höhere Temperaturen erreicht werden, um die Moleküle zum Phasenaustritt zu bringen wodruch sich die Siedetemperatur erhöht.
Also sowohl starke intermolekulare Wechselwirkungen wie auch hohe Molekülmassen können Gründe für hohe Siedetemperaturen sein.
Ok, klingt logisch. Also muss man zuerst auf die Art der Wechselwirkungen schauen, dann die Elektronegativitätdifferenz betrachten und zu guter Letzt auf die Molekülmasse achten.
Ich bedanke mich für eure Antworten.
Linear-Darstellung
