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Wasserstoffbrückenbindung und Van-der-Waals-Kräfte - Unterschied

In der Chemie und Physik kennt man verschiedene Arten von attraktiven Wechselwirkungen zwischen Teilchen. Zwei wichtige sind die Wasserstoffbrückenbindungen und die van der Waals Kräfte.

Zwischen Atomen können Wasserstoffbrückenbindungen oder van der Waals Wechselwirkungen auftreten.
Zwischen Atomen können Wasserstoffbrückenbindungen oder van der Waals Wechselwirkungen auftreten.

Was Wasserstoffbrückenbindungen sind

Eine Wasserstoffbrückenbindung (auch Wasserstoff- oder H-Brücke genannt) ist eine attraktive Wechselwirkung zwischen einem Wasserstoffatom und einem freien Elektronenpaar einer anderen Atomgruppe.

  • Wasserstoffbrückenbindungen entstehen aufgrund der Elektronegativitätsdifferenz der beiden wechselwirkenden Atomen.
  • Die Elektronegativität ist die Fähigkeit eines Atoms, Elektronen zu sich heran zu ziehen. Sie ist eine elementspezifische Eigenschaft. Fluor hat mit einem Wert von 4 die höchste Elektronegativität aller Elemente.
  • Wasserstoff hat eine Elektronegativität von 2,2. Atome, die ein freies Elektronenpaar tragen, haben eine höhere Elektronegativität. 
  • Durch die Elektronegativitätsdifferenz entstehen Partialladungen an den Atomen. Wasserstoff ist partiell positiv, das andere Element ist partiell negativ geladen.
  • Die resultierende elektrostatische Anziehung ist eine starke Wechselwirkung, sodass Wasserstoffbrückenbindungen relativ stabil sind.

Wasserstoffbrücken treten beispielsweise zwischen Wassermolekülen auf. Durch sie entstehen die hohe Oberflächenspannung von Wasser und die sechseckige Form von Schneeflocken, da sie die Anordnung der Moleküle im Eiskristall bestimmen.

Eine andere Art der Wechselwirkung: van der Waals Kräfte

Van der Waals Kräfte treten im Unterschied zu Wasserstoffbrückenbindungen nicht zwischen polaren, sondern zwischen unpolaren Molekülen auf. 

  • Die Elektronen eines Teilchens sind nicht statisch, sondern bewegen sich in der Elektonenhülle permanent. So kann es kommen, dass zeitweise ein Dipol entsteht, also sich der größte Teil der Elektronendichte an einem bestimmten  Ort im Molekül befindet. Dadurch entsteht für einen Moment ein partiell positiv und ein partiell neagativ geladener Teil des Moleküls. 
  • Die hier auftretenden elektrostatischen Kräfte sind schwächer als die der Wasserstoffbrückenbindungen. Diese induzierten Dipole entstehen nur für Sekundenbruchteile, doch entstehen sie auch mehrfach pro Sekunde. 

Van der Waals Wechselwirkungen findet man beispielsweise im Tierreich: Tiere die an flachen Wänden hochklettern können, besitzen unzählig viele Härchen an ihren Füßen. Die Wechselwirkung zwischen der Gesamtheit diesen Härchen und den Atomen der Wand reicht für die Haftung. 

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