Van der Waals vs vetysidokset
Van der Waalsin voimat ja vetysidokset ovat molekyylien välisiä vetovoimaa molekyylien välillä. Jotkut molekyylien väliset voimat ovat vahvempia ja jotkut heikkoja. Nämä sidokset määräävät molekyylien käyttäytymisen.
Van der Waalsin joukot
Molekyylien välisen vetovoiman saamiseksi varauksen tulee olla erotettu. On joitain symmetrisiä molekyylejä, kuten H2, Cl2, joissa ei ole varauseroja. Kuitenkin elektronit liikkuvat jatkuvasti näissä molekyyleissä. Siksi molekyylissä voi tapahtua välitön varauserotus, jos elektroni liikkuu molekyylin toista päätä kohti. Elektronin päässä on väliaikaisesti negatiivinen varaus, kun taas toisessa päässä on positiivinen varaus. Nämä väliaikaiset dipolit voivat indusoida dipolin naapurimolekyylissä ja sen jälkeen vastakkaisten napojen välillä voi tapahtua vuorovaikutusta. Tällainen vuorovaikutus tunnetaan indusoituneena dipolin aiheuttamana dipolivuorovaikutuksena. Lisäksi pysyvän dipolin ja indusoidun dipolin tai kahden pysyvän dipolin välillä voi olla vuorovaikutuksia. Kaikki nämä molekyylien väliset vuorovaikutukset tunnetaan Van der Waalsin voimina.
Vetysidokset
Kun vety kiinnittyy elektronegatiiviseen atomiin, kuten fluoriin, happeen tai typpeen, syntyy polaarinen sidos. Elektronegatiivisuuden vuoksi sidoksen elektronit vetoavat enemmän elektronegatiiviseen atomiin kuin vetyatomiin. Siksi vetyatomi saa positiivisen varauksen osittain, kun taas elektronegatiivisempi atomi saa negatiivisen varauksen osittain. Kun kaksi molekyyliä, joilla on tämä varauserotus, ovat lähellä, vedyn ja negatiivisesti varautuneen atomin välillä on vetovoima. Tämä vetovoima tunnetaan vetysidoksena. Vetysidokset ovat suhteellisen vahvempia kuin muut dipolivuorovaikutukset, ja ne määräävät molekyylien käyttäytymisen. Esimerkiksi vesimolekyyleillä on molekyylien välinen vetysidos. Yksi vesimolekyyli voi muodostaa neljä vetysidosta toisen vesimolekyylin kanssa. Koska hapella on kaksi yksinäistä paria, se voi muodostaa kaksi vetysidosta positiivisesti varautuneen vedyn kanssa. Sitten nämä kaksi vesimolekyyliä voidaan tuntea dimeerinä. Jokainen vesimolekyyli voi sitoutua neljään muuhun molekyyliin vetysidoskyvyn vuoksi. Tämä johtaa korkeampaan veden kiehumispisteeseen, vaikka vesimolekyylillä on pieni molekyylipaino. Siksi vetysidosten katkaisemiseen tarvittava energia, kun ne menevät kaasufaasiin, on korkea. Lisäksi vetysidokset määräävät jään kiderakenteen. Ainutlaatuinen jäähilan järjestely auttaa sitä kellumaan veden päällä ja suojelee näin vesieliöitä talvikaudella. Tämän lisäksi vetysidoksella on tärkeä rooli biologisissa järjestelmissä. Proteiinien ja DNA:n kolmiulotteinen rakenne perustuu yksinomaan vetysidoksiin. Vetysidokset voivat tuhoutua kuumentamalla ja mekaanisilla voimilla.
Mitä eroa on Van der Waals Forcesilla ja vetysidoksilla?
• Vetysidoksia esiintyy elektronegatiiviseen atomiin liittyneen vedyn ja toisen molekyylin elektronegatiivisen atomin välillä. Tämä elektronegatiivinen atomi voi olla fluori, happi tai typpi.
• Van der Waalsin voimia voi esiintyä kahden pysyvän dipolin, dipoli-indusoidun dipolin tai kahden indusoidun dipolin välillä.
• Jotta Van der Waalsin voimat tapahtuisivat, molekyylissä ei välttämättä tarvitse olla dipolia, mutta vetysidos tapahtuu kahden pysyvän dipolin välillä.
• Vetysidokset ovat paljon vahvempia kuin Van der Waalsin voimat.
