Ob ein Molekül ein Dipol ist oder nicht, hat großen Einfluss auf seine chemischen und physikalischen Eigenschaften. In diesem Video lernen wir, was ein Dipolmolekül überhaupt ist und wie man es einfach erkennen kann. Und wenn ihr immer streng nach dem folgenden Schema vorgeht, ist das auch eigentlich kein Problem mehr.
Beginnen wir mit einem ganz einfachen Molekül, dem Wasser H2O. Wenn wir das Molekül in der Valenzstrichformel notieren, müssen wir auf die gewinkelte Form des Wassermoleküls achten. Die kommt dadurch... dass sich am Sauerstoffatom noch zwei Elektronenpaare befinden, die so viel Platz brauchen, dass sie die Bindungselektronen zwischen Sauerstoff und Wasserstoff wegdrängen.
Und dadurch formt sich diese Struktur aus. Ein Molekül kann nur dann ein Dipol sein, wenn es mindestens eine polare Atombindung enthält. Deshalb prüfen wir das als erstes.
Gibt es nur unpolare Bindungen, dann kann man sich den Rest sparen. Wie man bestimmt, ob eine Bindung polar oder unpolar ist, wurde bereits in einem Video erklärt. Der Link dazu wird jetzt oben eingeblendet. Deshalb hier nur kurz. Die Elektronegativität von Sauerstoff ist 3,5, die von Wasserstoff 2,1.
Die Differenz beträgt also 1,4 und damit handelt es sich bei der Sauerstoff-Wasserstoff-Bindung eindeutig um eine polare Atombindung. Das Delta steht für eine Teil-oder Partialladung. Das Elektron wechselt also nicht vollständig zu einem der beiden Bindungspartner über.
Es verlagert sich nur von dem einen etwas weg und zu dem anderen hin. Damit verschieben sich die Ladungen in dieser Bindung. Was braucht es aber nun, um ein Dipol zu sein? Schauen wir uns das Wort einmal an. Di ist griechisch und bedeutet zwei.
Also hat ein Dipolmolekül zwei Pole, einen Plus-und einen Minuspol. Wo sollen die nun sein? Dafür schauen wir uns die Schwerpunkte oder Mittelpunkte der einzelnen Ladungen an.
Für Minus ist das einfach. Nur der Sauerstoff ist Delta-negativ geladen, also liegt dort der Schwerpunkt der negativen Ladungen. Die Wasserstoffatome sind beide Delta-positiv geladen. Der Schwerpunkt beider Ladungen liegt daher genau in der Mitte zwischen ihnen. Und damit sehen wir, dass Wasser eine negative und eine positive Seite hat.
Und deshalb ist Wasser ein Dipolmolekül. Das nächste Beispiel ist Chlorwasserstoff, HCl. Die Elektronegativitätsdifferenz zwischen Chlor und Wasserstoff beträgt 0,9. Damit ist auch diese Bindung polar.
Und hier ist die Entscheidung, ob es sich um ein Dipolmolekül handelt, ganz einfach. Denn der negative Schwerpunkt liegt beim Chlor, der positive beim Wasserstoff, zwei Pole. Es handelt sich also um einen Dipol. Eindeutig sieht es zunächst bei CO2 Kohlenstoffdioxid aus.
Auch hier haben wir es mit polaren Atombindungen zu tun. Die Differenz der Elektronegativitätswerte beträgt 1,0. Wir haben in der Mitte auf dem Kohlenstoffatom eine positive Teilladung. Links und rechts davon an den Sauerstoffatomen negative. Trotzdem ist CO2 kein Dipol.
Warum nicht? Nun, wenn wir uns den Schwerpunkt der negativen Ladung anschauen, Dann landen wir genau am gleichen Punkt, an dem auch die positive Ladung seinen Schwerpunkt hat. Es gibt keine positive und negative Seite im Molekül. Die Pole sind nicht voneinander getrennt und deshalb ist CO2 eindeutig kein Dipol. Ähnliches gilt für Tetrafluoromethan, CF4.
Wir haben es hier mit vier polaren Atombindungen zu tun. Aber der Schwerpunkt der einzelnen Ladungen liegt auch hier genau auf dem gleichen Punkt. Auch hier handelt es sich nicht um einen Dipol, obwohl die einzelnen Atombindungen sehr polar sind. Zum Abschluss noch der Ammoniak, NH3.
Die Stickstoff-Wasserstoff-Bindung ist ebenfalls polar und egal ob wir das Molekül in der 2-oder in der 3-dimensionalen Darstellung aufzeichnen, wir sehen sofort, dass die Schwerpunkte der positiven und der negativen Ladungen nicht am selben Punkt liegen. Sie sind voneinander getrennt. Das Molekül hat also eine positive und eine negative Seite und damit erfüllt es alle Voraussetzungen für ein Dipolmolekül.
Fassen wir noch einmal zusammen. Für einen Dipol müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein. Erstens muss es sich natürlich um ein Molekül handeln. Zweitens muss es mindestens eine polare Atombindung enthalten. Und drittens...
Und diese Bedingung wird oft vergessen. Die Schwerpunkte der Ladungen müssen voneinander getrennt sein. Wie sich Dipolmoleküle von Nicht-Dipolmolekülen in ihren Eigenschaften unterscheiden, wird Thema in einem weiteren Video sein. Bis dahin, tschüss!