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Dipol-Dipol-Kräfte - das wird in der Chemie darunter verstanden

Zwischen Molekülen gibt es unzählige Kräfte, die in den meisten Fällen durch Ladungen vermittelt werden. So ist es auch bei den sogenannten Dipol-Dipol-Kräften, die bei speziellen Molekülen die Bindung hervorbringen.

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Das Wassermolekül ist ein elektrischer Dipol.
Das Wassermolekül ist ein elektrischer Dipol.

Das ist ein Dipol

  • Der Begriff "Dipol" kommt eigentlich aus der Physik, er tritt jedoch - wie bereits in der Einleitung beschrieben - auch bei Molekülen in der Chemie auf.
  • Unter einem Dipol versteht man ein Objekt, das eine spezielle Verteilung der Ladungen aufweist. Dabei haben zwei Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens (also + und -) einen bestimmten festen Abstand zueinander. Nähert man sich diesem Dipol, so ist, je nach Richtung, die eine Ladung mehr dominant als die andere.
  • Auf den ersten Blick mag solch ein Dipol wie ein künstlich konstruiertes Gebilde erscheinen, doch gibt es zahllose Beispiele für solche Dipole. Beispielsweise sind zahllose Sendeantennen (auch Hertzscher Dipol) für elektromagnetische Strahlung solche Dipole, allerdings keine permanenten, denn die Ladungsverteilung ändert sich. Und auch das Wassermolekül hat Dipolcharakter, denn die beiden Wasserstoffatome bilden einen positiven Ladungsteil; das am anderen Ende befindliche Sauerstoffmolekül ist der negative Ladungsteil dieses Molekül-Dipols.
  • Neben dem beschriebenen elektrischen Dipol gibt es auch noch einen magnetischen Dipol. Beispielsweise hat jeder Stabmagnet zwei entgegengesetzte magnetische Pole. Und auch das Erdmagnetfeld hat in erster Näherung Dipolcharakter.

Dipol-Dipol-Kräfte in der Chemie

  • Fast alle chemische Verbindungen haben eine physikalische Ursache, nämlich dass sich entgegengesetzte Ladungen anziehen.
  • Haben Moleküle einen (permanenten) elektrischen Dipol ausgebildet, so wie es beispielsweise beim Wassermolekül der Fall ist, dann ziehen sich die unterschiedlichen Ladungsseiten dieser Dipole an und vermitteln dadurch eine (mehr oder weniger starke) chemische Bindung.
  • Im Fall von Wasser sind dies die bekannten Wasserstoffbrücken, die für (von der Temperatur abhängige) Wassercluster sorgen.
  • Prinzipiell werden alle polaren Moleküle, also solche, die eine Ladungsverteilung aufweisen, derartige Dipol-Dipol-Kräfte aufweisen und entsprechende Verbindungen eingehen.
  • Weitere bekannte Vertreter sind Halogenwasserstoffverbindungen wie HF oder HCl.
  • Neben diesen permanenten Dipol-Dipol-Kräften gibt es auch noch sogenannte induzierte Dipole, die ebenfalls zu (allerdings schwachen) Bindungen führen. Sie entstehen, wenn die Ladungsverteilung eines vorhandenen Moleküls während eines kurzen Augenblicks unsymmetrisch wird (beispielsweise durch Temperaturbewegungen oder -schwingungen). Ist in diesem Augenblick ein anders Molekül (oder Atom) in der Nähe, so werden dessen Elektronen von der kurzzeitigen Ladungsverteilung beeinflusst und entsprechend verschoben. Das zweite Molekül wird so ebenfalls zu einem (kurzzeitigen) Dipol und es findet eine Anziehung zwischen beiden Molekülen statt. Der Fachbegriff hierfür lautet "Van-der-Waals-Kräfte".

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