Kötések és kölcsönhatások, kristályrácsok: Másodrendű kötések

A diszperziós kötés

A diszperziós kölcsönhatás az apoláris molekulák között kialakuló, nagyon gyenge másodrendű kötés. Az apoláris részecskében az elektronburok néha kissé eltorzul, egyik oldalon nagyobb lesz az elektronsűrűség, a részecskének ez az oldala kis időre részlegesen negatívvá válik. Ez az időleges kis töltéseltolódás hatással van a szomszédos atomra, abban is bekövetkezik a részleges töltésszétválás, és így tovább. Ez a kapcsolat csak igen rövid ideig, pillanatokig tart, de gyakran megismétlődik, ezért számolnunk kell vele, mint gyenge vonzással. Az apoláris molekulákhoz hasonlóan a nemesgázatomok között is kialakulhat a diszperziós kölcsönhatás.

Nézd meg a következő rövid videót!

(A videó eredetije a http://moodle.sulinet.hu/course/view.php?id=47 oldalon látható, a könnyebb elérés érdekében illesztettem így be.)

A diszperziós kötés kialakulásának annál nagyobb a valószínűsége, minél nagyobb méretű a részecske elektronfelhője, minél több az elektron benne. Ez a vonzóerő a kisebb méretű molekulákat (pl. H₂, N₂, CH₄) csak nagyon alacsony hőmérsékleten, csekély hőmozgás ellenében tudja összetartani, míg a nagyobb méretű molekulákat (pl. CCl₄ és I₂) már 25 °C-on is képes összetartani, ezért a kisebb molekulájú anyagok szobahőmérsékleten általában gáz halmazállapotúak, míg a szén-tetraklorid cseppfolyós, a jód pedig szilárd.

A dipólus-dipólus kötés

A dipólus-dipólus kölcsönhatás a poláris molekulák (dipólusmolekulák) között kialakuló másodrendű kötés. Amikor poláris molekulák kerülnek egymás közelébe, az állandóan meglévő ellentétes pólusaikkal vonzó hatást gyakorolnak egymásra .

Nézd meg a következő rövid videót!

(A videó eredetije a http://moodle.sulinet.hu/course/view.php?id=47 oldalon látható, a könnyebb elérés érdekében illesztettem így be.)

A dipólus-dipólus kötés erősebb a diszperziósnál, de jóval gyengébb az elsőrendű kötéseknél. Az ilyen kölcsönhatásokkal rendelkező anyagi halmazok 25 °C-on legtöbbször cseppfolyósak vagy szilárdak.

A hidrogénkötés

A hidrogénkötés egy kisméretű, nagy elektronegativitású atomhoz kapcsolódó hidrogén és egy másik molekula nemkötő elektronpárja között kialakuló, erős másodrendű kötés.

Kialakítására a nitrogén-, oxigén- és fluoratomokhoz (N, O, F) kapcsolódó hidrogénatom képes. A hidrogénkötés a molekula elektronban elszegényedett, ezért részlegesen pozitív töltésű hidrogénatomja és egy másik molekula nemkötő elektronpárja között jön létre. A kisméretű és nagy elektronegativitású atom magához húzza a kovalens kötő elektronpárt, így a hidrogénatom elektonhiányos lesz, ezért a szomszédos molekula nemkötő elektronpárjával létesít kapcsolatot. A hidrogénatom tehát az egyik atomhoz kovalens kötéssel, a másik atomhoz pedig hidrogénkötéssel kapcsolódik. Hidrogénkötés alakul ki például a vízmolekulák (H2O), vagy az ammóniamolekulák (NH3) között.

A hidrogénkötés a legerősebb másodrendű kötés. Körülbelül tízszer olyan erős, mint a dipólus-dipólus kölcsönhatás, de még így is tízszer gyengébb, mint a kovalens kötés (1. táblázat). A hidrogénkötés jelenléte miatt cseppfolyós a víz, illetve ezért cseppfolyósítható könnyen az ammónia.

Nézd meg a következő rövid videót!

(A videó eredetije a http://moodle.sulinet.hu/course/view.php?id=47 oldalon látható, a könnyebb elérés érdekében illesztettem így be.)

A különböző kötéstípusok kötési energiája

Kötéstípus	Kötési energiák (kJ/mol)
elsőrendű (ionos, fémes, kovalens)	850–80
másodrendű hidrogénkötés dipólus-dipólus kötés diszperziós kötés	40–8 12–2 3–0,8