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Baustofftechnik 1 - Molekulare Bindung

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Baustofftechnik 1

Molekulare Bindung

Bei einer molekularen Bindung entsteht eine ständige (Dipol) oder wechselnde (Van-der-Wals) Polarisation infolge einer unsymmetrischen Ladungsverteilung. 

Dipole, Wasserstoffbrückenbindung

Die Wasserstoffbrückenbindung ist eine Bindungsart, in welcher sich permanente Dipole bilden, die mittels Wasserstoffbrücken eine elektrostatische Anziehung erzeugen.

Hierbei stehen zwei oder mehrere Moleküle über Wasserstoffatome in Wechselwirkung zueinander. Auf der einen Seite steht der Donator und auf der anderen Seite der Akzeptor. Der Donator ist ein negativ geladenes Atom, an welchem ein Wasserstoffatom kovalent gebunden ist. Beim Akzeptor handelt es sich um ein Atom mit einem freien Elektronenpaar. Diese entgegengesetzten Ladungen ziehen sich an, ohne dabei Elektronen zu übertragen. Diese Bindungsenergie ist hierbei jedoch sehr schwach ausgeprägt und liegt sehr weit unter den zuvor behandelten Bindungsarten.

Wasserstoffbrückenbindung
Wasserstoffbrückenbindung

 

Beispiel

Hier klicken zum AusklappenWasser besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff hat eine positive Partialladung und Sauerstoff eine zweifache negative Ladung. Es bildet sich ein Dipol. Dadurch kommt es zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Wassermolekülen. Diese Bindung setzt sich aus zwei Wasserstoffatomen eines Molekül mit einem Sauerstoffatom eines anderen Molekül zusammen.
Wasserstoffbrückenbindung, Ausbildung
Wasserstoffbrückenbindung, Ausbildung

 

Van-der-Wals-Bindung

Neben der Wasserstoffbrückenbindung ist die Van der Waal'sche Bindung die gängigste sekundäre Bindungsart.

 

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Van-der-Waals-Bindung

Die Bindung ergibt sich dadurch, dass infolge einer Verbindungsbildung durch die Deformierung der Elektronenhüllen der negative und positive Ladungsschwerpunkt nicht mehr in einem Punkt vereinigt sind, d. h. beide Punkte sind auseinandergerückt. Man nennt diesen Vorgang Dispersion und er ist vergleichbar mit der Eigenschaft eines schwachen Dipol-Magneten.

Das Molekül ist nun polarisiert, also zu einem temporären Dipol geworden und kann in entsprechender Nähe von einem anderen temporären Dipol angezogen werden. Die dabei vorliegende Bindungsenergie ist mit ca. $ 1 \frac{kJ}{mol} $ im Vergleich zu anderen Verbindungsarten sehr schwach und variiert je nach Molekülgröße. 

Van-der-Waals-Bindung, Reaktion
Bindungsmechanismus der Van-der-Waals-Bindung

Die Van der Waal'sche Bindung als auch die Wasserstoffbrückenbindung sind übrigens der Grund dafür, dass Wasser unter normalen Temperaturen im flüssigen und nicht gasförmigen Zustand vorliegt.

Wasser
Wasser