Dipolmolekül

Definition und Bedeutung

Ein Dipolmolekül ist ein nach außen elektrisch neutrales Molekül mit einem permanenten elektrischen Dipolmoment. Die Schwerpunkte der positiven und negativen Ladungen fallen dabei räumlich nicht zusammen. Steht diese Eigenschaft im Vordergrund, wird das Molekül kurz als Dipol bezeichnet.

Entstehung durch Bindungen und Molekülform

Polare Atombindungen können ein Dipolmoment des gesamten Moleküls erzeugen. Entscheidend ist jedoch der Molekülbau: Die Dipolmomente einzelner Bindungen werden richtungsabhängig, also vektoriell, addiert. Sie können sich dadurch verstärken oder gegenseitig aufheben.

Fluorwasserstoff (HF) ist als zweiatomige heteronucleare Verbindung ein Dipol. Kohlenstoffdioxid (CO₂) besitzt dagegen kein permanentes Dipolmoment: Die Atome sind linear angeordnet, sodass sich die entgegengesetzt gerichteten Bindungsdipole aus Symmetriegründen aufheben. Bei Biegeschwingungen wird diese Symmetrie jedoch gebrochen; dadurch entstehen Dipolmomente, und CO₂ wirkt als Treibhausgas.

Wasser (H₂O) hat trotz der weniger polaren H–O-Bindung ein größeres Gesamtdipolmoment als HF. Die beiden H–O-Bindungsdipole addieren sich, weil sie in einem Bindungswinkel von etwa 105° zueinander stehen. Auch der kleinere Winkel der freien Elektronenpaare zur Symmetrieachse ist dafür ursächlich.

Beispiele und Richtwerte

Für die genannten Verbindungen gelten folgende Werte:

• HF: Elektronegativitätsdifferenz ΔEN = 1,9; Dipolmoment μ = 1,82 Debye.
• H₂O: ΔEN = 1,4; μ = 1,85 Debye.
• CO₂: ΔEN = 1,0; μ = 0 Debye.

Als Faustregel erscheinen asymmetrisch gebaute Moleküle mit einer Elektronegativitätsdifferenz nach Pauling von mehr als 0,5 und weniger als 1,7 als Dipolmoleküle. Bei ΔEN größer als 1,7 nimmt man ionischen Bindungscharakter an, bei ΔEN kleiner als 0,5 unpolare Moleküle. Die Grenze ΔEN < 1,7 ist nur ein Richtwert, wie Fluorwasserstoff und Aluminiumchlorid mit ΔEN = 1,5 zeigen.