Van-der-Waals Kräfte - einfach erklärt
einfach erklärt
https://www.youtube.com/watch?v=nj9w-IPXaLA

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Viele Eigenschaften von Molekülverbindungen, z.B. ihr Schmelz- und Siedepunkt oder ihre Löslichkeit in polaren oder unpolaren Flüssigkeiten, hängen eng mit dem Vorhandensein und der
0:04 Stärke der zwischenmolekularen Kräfte zusammen. Man unterscheidet drei Arten von Wechselwirkung: Die Van der Waals Wechselwirkung, die Dipol-Dipol-Kräfte
0:16 und die Wasserstoffbrückenbindung. In diesem Video geht es um die Van-der-Waals-Wechselwirkung.
0:20 Schauen wir uns einmal ein typisches unpolares Molekül an. Pentan ist bei Raumtemperatur flüssig und gehört zu den Kohlenwasserstoffen.
0:31 Seine Summenformel lautet C5H12. In so einem Glas mit Pentan liegen also beinah unzählige Pentan-Moleküle vor, die durch
0:39 eine Kraft zusammengehalten werden. Gäbe es diese Kraft nicht, würden die Pentanmoleküle wie in einem Gas unabhängig voneinander durch
0:47 den Raum schwirren. Und genau das passiert in einem Gas ... die Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten
0:56 werden durch die Temperaturerhöhung überwunden, und die Moleküle können sich frei bewegen. Eine ausführlichere Erklärung dazu findest du in dem Video »zwischenmolekulare Kräfte
1:05 bestimmen die Eigenschaften«. Je mehr Wärme gebraucht wird, um einen Stoff von der flüssigen in die Gasphase zu bringen,
1:09 desto stärker waren also die Kräfte, die zwischen den Molekülen geherrscht haben. Man kann sagen, je höher der Siedepunkt, desto stärker die zwischenmolekularen Kräfte.
1:13 Wo kommen jetzt aber diese anziehenden Kräfte her? Tatsächlich sind die Van-der-Waals-Wechselwirkungen auf den ersten Blick nicht leicht zu erkennen
1:20 ... und dabei sind sie überall vorhanden, wo Elektronen vorkommen. Schauen wir uns mal eine Kohlenstoff-Kohlenstoffbindung genauer an.
1:28 Es handelt sich natürlich um eine unpolare Bindung, denn beide Kohlenstoffatome haben dieselbe Elektronegativität.
1:34 Das bedeutet, dass die beiden Bindungselektronen die ganze Zeit über zwischen den beiden Atomkernen in Bewegung sind, und zwar gleichmäßig verteilt.
1:43 Jetzt halten wir mal einfach die Zeit an und schauen, wo sich die Elektronen befinden. Jetzt genau zu diesem Zeitpunkt sind die Elektronen zufälligerweise beide in der Nähe des linken
1:54 Kohlenstoffatoms. Hätten wir eine hundertstel Sekunde später gestoppt, wären die beiden schon woanders,
2:00 aber jetzt haben wir erst einmal dieses Bild. Wenn also beide Elektronen zufälligerweise auf die linke Seite gerutscht sind, dann gibt
2:08 es für diesen kurzen Moment eine Ladungsverteilung mit einem Delta minus und einem Delta plus. Man spricht hier von einem temporären Dipol.
2:17 Sobald wir die Zeit weiterlaufen lassen, wird sich die Ladungsverteilung vielleicht wieder auflösen oder die Elektronen werden plötzlich beide auf der rechten Seite auftauchen ... es
2:26 gibt ein ständiges Wechseln der Ladungsverteilung. Wie gesagt, das passiert zufällig und für sehr kurze Zeit, und damit könnte es uns
2:37 doch eigentlich egal sein. Aber dieser Effekt hat einen großen Einfluss.
2:42 Denn dieser kurzzeitige Zustand hat auch einen Einfluss auf benachbarte Moleküle. Gleiche Ladungen stoßen sich ab.
2:50 Wenn also in dem einen Molekül eine Ladungstrennung vorkommt, dann reagieren die Elektronen im Nachbarmolekül darauf.
2:57 Auch hier stellt sich nun eine Ladungstrennung ein, allerdings umgekehrt zum ersten Molekül. Man spricht hier von einem induzierten, also erzeugten Dipol.
3:06 Jetzt stehen sich zwei gegensätzliche Ladungen gegenüber, und diese ziehen sich gegenseitig an.
3:13 Und diese Anziehung entscheidet über die Eigenschaften. Je mehr Elektronen in einem System sind, desto größer ist auch die Van-der-Waals-Wechselwirkung.
3:22 Der Siedepunkt von Penten liegt beispielsweise bei 36°C. Entfernen wir eine CH2-Gruppe, erhalten wir Butan C4H10, das einen Siedepunkt von -0,5°C
3:35 hat. Nehmen wir eine weitere CH2-Gruppe dazu, erhöhen wir dagegen wieder die Zahl der Elektronen
3:42 in der Verbindung. Die Siedetemperatur steigt daher auf 69°C.
3:47 Auch bei den Edelgasen ist der Effekt sichtbar. Helium mit 2 Elektronen hat eine Siedetemperatur von -269°C, Neon mit 10 Elektronen -246°C
4:02 und Argon mit 18 Elektronen -186°C. Damit kennst du nun die erste der drei zwischenmolekularen Kräfte.
4:12 In weiteren Videos erkläre ich auch die Dipol-Dipol-Wechselwirkung und die Wasserstoffbrückenbindung. Wir sehen uns dann dort, bis dahin tschüss.