Chemie · Klasse 9–10 · aktualisiert
Dipole erkennen und sicher bestimmen
Prüfe Bindungspolarität und Molekülgestalt, um permanente Dipole zu erkennen.
0 von 9 Aufgaben gelöst
Kurz gesagt
Ein permanenter Moleküldipol ist insgesamt neutral, besitzt aber getrennte positive und negative Ladungsschwerpunkte. Bei einfachen Molekülen prüfst du, ob sich die gerichteten Beiträge polarer Bindungen aufheben: Beim gewinkelten Wasser nicht, beim linearen CO₂ schon.
Ein Dipol-Molekül ist insgesamt elektrisch neutral, hat aber einen dauerhaft positiv teilgeladenen und einen dauerhaft negativ teilgeladenen Bereich. Entscheidend ist, ob die Schwerpunkte der positiven und negativen Ladungen räumlich getrennt sind. Für die Beispiele hier hilft dir ein einfaches Modell: Prüfe die Bindungspolarität und dann, ob sich die Bindungsdipole durch die Molekülgeometrie aufheben.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
3 Abschnitte
In einer Elektronenpaarbindung teilen Atome Bindungselektronen. Manche Atome ziehen sie stärker an. Dieses Anziehungsvermögen heißt Elektronegativität, kurz EN. Eine ungleiche Verteilung macht die Bindung polar. Ihre gerichtete Ladungstrennung heißt Bindungsdipol. Der Betrag der Differenz, ΔEN, hilft beim Einschätzen. Grenzwerte wie etwa 0,4 (ab hier meist polar) oder 1,7 (ab hier stark ionisch) sind nur eine grobe Orientierung. Die folgenden EN-Werte stehen auf der Pauling-Skala.
Definition
Partialladung
Zieht ein Atom die Bindungselektronen stärker an, trägt es eine negative Partialladung δ^-. Das andere Atom trägt eine positive Partialladung δ^+. „Partial“ bedeutet: Es handelt sich um Teilladungen, nicht um die vollen Ladungen von Ionen.
Definition
Dipolmoment
Das Dipolmoment beschreibt, wie stark die positiven und negativen Ladungen getrennt sind und in welche Richtung sie getrennt sind. Größere Teilladungen oder ein größerer Abstand zwischen ihnen können es verstärken. Im einfachen Bindungsdipol-Modell betrachtest du die Beiträge der einzelnen Bindungen mit ihren Richtungen zusammen.
Merke: Polare Bindungen allein reichen als Begründung nicht aus. Ein permanenter Moleküldipol liegt vor, wenn das gesamte Dipolmoment ungleich null ist.
Teste dich
Bei H₂O, CO₂ und HCl gehst du so vor: Vergleiche die Elektronegativitäten der gebundenen Atome. Markiere bei jeder polaren Bindung δ^- am stärker anziehenden und δ^+ am anderen Atom. Bestimme die räumliche Gestalt mit den freien Elektronenpaaren. Betrachte Richtung und Stärke der Bindungsdipole. Heben sie sich vollständig auf, ist das Gesamt-Dipolmoment null. Bleibt ein Beitrag, ist das Molekül ein permanenter Dipol.
Bei symmetrischen Molekülen können gleich starke Bindungsdipole entgegengesetzt wirken. Die Bezeichnung „symmetrisch“ allein entscheidet aber nichts: Auch Wasser besitzt eine Spiegelsymmetrie und ist trotzdem polar. Das einfache Bindungsdipol-Modell lässt Beiträge freier Elektronenpaare zur gesamten Ladungsverteilung zunächst außer Acht.
Beispiel: Wasser: gewinkelter Dipol
- 1Auf der Pauling-Skala hat O die EN 3,44 und H die EN 2,20. ΔEN = 3{,}44 - 2{,}20 = 1{,}24
- 2Sauerstoff zieht die Bindungselektronen stärker an und trägt δ^-. Die beiden Wasserstoffatome tragen δ^+. Am Sauerstoff liegen zwei Bindungselektronenpaare und zwei freie Elektronenpaare. Diese vier Bereiche ordnen sich mit möglichst großem Abstand an; die drei Atome bilden dadurch einen Winkel. Deshalb zeigen die beiden O–H-Bindungsdipole nicht genau in entgegengesetzte Richtungen und heben sich nicht auf. Wasser besitzt ein Gesamt-Dipolmoment und ist ein permanenter Dipol.
Beispiel: CO₂: lineares Molekül
- 1Auf der Pauling-Skala hat O die EN 3,44 und C die EN 2,55. ΔEN = 3{,}44 - 2{,}55 = 0{,}89
- 2Beide C=O-Doppelbindungen sind polar. Am zentralen Kohlenstoff gibt es zwei Bindungsbereiche und keine freien Elektronenpaare. Die Bindungsbereiche liegen einander gegenüber: CO₂ ist linear und symmetrisch. Die gleich starken Bindungsdipole zeigen in entgegengesetzte Richtungen und heben sich vollständig auf. Das Gesamt-Dipolmoment ist null: CO₂ ist kein permanenter Moleküldipol.
Merke: H₂O und CO₂ zeigen den Kernunterschied: Eine polare Bindung beschreibt eine einzelne Bindung; ein Dipol beschreibt die Ladungsverteilung im gesamten Molekül.
Teste dich
Nähern sich permanente Dipole, können sich die δ^+-Seite des einen und die δ^--Seite des anderen Moleküls anziehen. Das ist eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung. Sie wirkt zwischen Molekülen und ist nicht dasselbe wie die Bindung innerhalb eines Moleküls.
Die Stärke hängt unter anderem vom Abstand, von der Ausrichtung und vom Grad der Ladungstrennung ab. Solche Wechselwirkungen beeinflussen Stoffeigenschaften wie Verdunstung und Siedetemperatur. Dabei spielt auch die Molekülmasse eine Rolle; eine Stoffeigenschaft lässt sich deshalb nicht mit nur einem Faktor erklären.
Durch die Bewegung der Elektronen kann auch in einem unpolaren Teilchen kurzzeitig eine unsymmetrische Elektronenverteilung entstehen: ein temporärer Dipol. Er kann im Nachbarteilchen einen induzierten Dipol hervorrufen. Die daraus entstehenden London-Dispersionskräfte wirken auch zwischen unpolaren Teilchen und zusätzlich zwischen polaren Molekülen.
Beispiel: Geladener Stab und Wasserstrahl
- 1Dipole im elektrischen Feld: Ein geladener Stab kann Wassermoleküle bevorzugt ausrichten: Bei negativer Stabladung weist ihre δ^+-Seite zum Stab, bei positiver Ladung ihre δ^--Seite. Die Wärmebewegung verhindert eine vollständige Ausrichtung.
- 2Ein feiner Wasserstrahl lässt sich zum geladenen Stab hin ablenken. Diese Beobachtung ist aber kein eindeutiger Nachweis permanenter Moleküldipole: Im Wasser können sich auch bewegliche elektrische Ladungen verlagern. Entstehende Tropfen können dadurch insgesamt elektrisch geladen werden. Die Ablenkung lässt sich deshalb nicht allein durch die Ausrichtung einzelner Wassermoleküle erklären.
Beispiel: Drei Moleküle begründet einordnen
- 1Chlorwasserstoff HCl: Chlor hat auf der Pauling-Skala EN 3,16, Wasserstoff 2,20. H trägt δ⁺, Cl trägt δ⁻.
- 2HCl besitzt nur einen Bindungsdipol und ist ein permanenter Moleküldipol.
- 3Wasser H₂O: Die polaren O–H-Bindungen heben sich im gewinkelten Molekül nicht auf; H₂O ist ein Dipol.
- 4Kohlenstoffdioxid CO₂: Die beiden gleich starken C=O-Bindungsdipole heben sich im linearen Molekül auf; CO₂ ist kein permanenter Dipol.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Dipol
Definition
getrennte Ladungsschwerpunkte im neutralen Molekül
Kriterium
Gesamt-Dipolmoment ungleich null
Prüfung
Elektronegativität und Molekülgestalt betrachten
Wasser
gewinkelt und polar
Kohlenstoffdioxid
lineare Bindungsdipole heben sich auf
Wirkung
Dipol-Dipol-Anziehung zwischen Molekülen
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Fluorwasserstoff als Dipol
- 1HF besteht aus zwei Atomen und besitzt eine H–F-Bindung.
- 2F zieht die Bindungselektronen stärker an: F trägt δ⁻, H trägt δ⁺.
- 3Der eine Bindungsdipol kann sich mit keinem zweiten Beitrag aufheben.
- 4HF ist daher ein permanenter Moleküldipol.
Fehler finden
Ist Schwefeldioxid ein Dipol? In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Im gewinkelten SO₂ heben sich die gerichteten Bindungsdipole nicht vollständig auf. Das Molekül ist trotz elektrischer Neutralität ein permanenter Dipol.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
In einer polaren Bindung trägt das elektronegativere Atom die Partialladung. Bei gewinkeltem H₂O werden die beiden Bindungsdipole aufgehoben. Bei linearem, symmetrischem CO₂ ist das Gesamt-Dipolmoment .
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback