ואן דר ואלס נגד איגרות מימן
כוחות ואן דר ואלס וקשרי מימן הם משיכה בין מולקולות בין מולקולות. חלק מהכוחות הבין-מולקולריים חזקים יותר וחלקם חלשים. קשרים אלה קובעים את התנהגותן של מולקולות.
Van der Waals Forces
עבור משיכה בין מולקולרית, צריכה להיות הפרדת מטען. ישנן כמה מולקולות סימטריות כמו H2, Cl2, שבהן אין הפרדות מטען. עם זאת, אלקטרונים נעים כל הזמן במולקולות אלה. לכן, יכולה להיות הפרדת מטען מיידית בתוך המולקולה אם האלקטרון נע לכיוון קצה אחד של המולקולה.לקצה עם האלקטרון יהיה מטען שלילי באופן זמני, ואילו לקצה השני יהיה מטען חיובי. דיפולים זמניים אלה יכולים לגרום לדיפול במולקולה השכנה ולאחר מכן, יכולה להתרחש אינטראקציה בין קטבים מנוגדים. סוג זה של אינטראקציה ידוע כאינטראקציה דיפול מושרה. יתר על כן, יכולות להיות אינטראקציות בין דיפול קבוע לדיפול מושרה או בין שני דיפולים קבועים. כל האינטראקציות הבין מולקולריות הללו ידועות ככוחות ואן דר ואלס.
איגרות מימן
כאשר מימן מחובר לאטום אלקטרוני שלילי כמו פלואור, חמצן או חנקן, נוצר קשר קוטבי. בגלל האלקטרושליליות, האלקטרונים בקשר יימשכו יותר לאטום האלקטרונילי מאשר לאטום המימן. לכן, אטום מימן יקבל מטען חיובי באופן חלקי, ואילו האטום האלקטרונילי יותר יקבל מטען שלילי באופן חלקי. כאשר שתי מולקולות בעלות הפרדת מטען זו נמצאות בקרבת מקום, יהיה כוח משיכה בין המימן לאטום בעל המטען השלילי.משיכה זו ידועה בשם קשרי מימן. קשרי מימן חזקים יחסית מאינטראקציות דיפול אחרות, והם קובעים את ההתנהגות המולקולרית. לדוגמה, למולקולות מים יש קשר מימן בין מולקולרי. מולקולת מים אחת יכולה ליצור ארבעה קשרי מימן עם מולקולת מים אחרת. מכיוון שלחמצן יש שני זוגות בודדים, הוא יכול ליצור שני קשרי מימן עם מימן טעון חיובי. אז שתי מולקולות המים יכולות להיקרא דימר. כל מולקולת מים יכולה להיקשר עם ארבע מולקולות אחרות בגלל יכולת קישור המימן. זה מביא לנקודת רתיחה גבוהה יותר למים, למרות שלמולקולת מים יש משקל מולקולרי נמוך. לכן, האנרגיה הדרושה כדי לשבור את קשרי המימן כשהם עוברים לשלב הגזי היא גבוהה. יתר על כן, קשרי מימן קובעים את מבנה הגביש של הקרח. הסידור הייחודי של סריג הקרח עוזר לו לצוף על המים, ומכאן מגן על החיים המימיים בתקופת החורף. מלבד זאת, קשר מימן ממלא תפקיד חיוני במערכות ביולוגיות.המבנה התלת מימדי של חלבונים ו-DNA מבוסס אך ורק על קשרי מימן. קשרי מימן יכולים להיהרס על ידי חימום וכוחות מכניים.
מה ההבדל בין כוחות ואן דר ואלס לאגרות מימן?
• קשרי מימן מתרחשים בין מימן, המחובר לאטום אלקטרוני שלילי לאטום אלקטרוני של מולקולה אחרת. אטום אלקטרוני שלילי זה יכול להיות פלואור, חמצן או חנקן.
• כוחות ואן דר ואלס יכולים להתרחש בין שני דיפולים קבועים, דיפול המושרה על ידי דיפול, או שני דיפולים מושרים.
• כדי שיתרחשו כוחות ואן דר ואלס, המולקולה לא בהכרח צריכה להיות בעלת דיפול, אלא חיבור מימן מתרחש בין שני דיפולים קבועים.
• קשרי מימן חזקים הרבה יותר מכוחות ואן דר ואלס.
