H2O vandmolekyle er polært med intermolekylære dipol-dipolhydrogenbindinger. Da vandmolekylerne tiltrækker hinanden og danner bindinger, viser vand egenskaber som høj overfladespænding og høj fordampningsvarme. Intermolekylære kræfter er meget svagere end de intramolekylære kræfter, der holder molekylerne sammen, men de er stadig stærke nok til at påvirke et stofs egenskaber. I tilfælde af vand får de væsken til at opføre sig på unikke måder og giver den nogle nyttige egenskaber.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Vand har stærk hydrogenbinding dipol-dipol intermolekylære kræfter, der giver vand en høj overfladespænding og en høj fordampningsvarme, og som gør det til et stærkt opløsningsmiddel.
Polære molekyler
Mens molekyler generelt har en neutral ladning, kan molekylets form være sådan, at den ene ende er mere negativ og den anden ende mere positiv. I så fald tiltrækker de negativt ladede ender de positivt ladede ender af andre molekyler og danner svage bindinger, A polar molekyle kaldes en dipol, fordi den har to poler, plus og minus, og bindingerne, som polære molekyler danner, kaldes dipol-dipol obligationer.
Vandmolekylet har sådanne ladningsforskelle. Oxygenatomet i vand har seks elektroner i sin ydre elektronunderskal, hvor der er plads til otte. De to hydrogenatomer i vand danner kovalente bindinger med oxygenatomet og deler deres to elektroner med oxygenatomet. Som et resultat deles to af de otte tilgængelige bindingselektroner i molekylet med hvert af de to hydrogenatomer, hvilket efterlader fire fri.
De to hydrogenatomer forbliver på den ene side af molekylet, mens de frie elektroner samles på den anden side. De delte elektroner forbliver mellem hydrogenatomer og iltatom og efterlader den positivt ladede hydrogenproton i kernen eksponeret. Dette betyder, at hydrogensiden af vandmolekylet har en positiv ladning, mens den anden side, hvor de frie elektroner er, har en negativ ladning. Som et resultat er vandmolekylet polært og er en dipol.
Brintobligationer
Den stærkeste intermolekylære kraft i vand er en særlig dipolbinding kaldet hydrogenbinding. Mange molekyler er polære og kan danne bipol-bipolbindinger uden at danne hydrogenbindinger eller endda have hydrogen i deres molekyle. Vand er polært, og den dipolbinding, det danner, er en hydrogenbinding baseret på de to hydrogenatomer i molekylet.
Hydrogenbindinger er især stærke, fordi hydrogenatomet i molekyler som vand er en lille, nøgen proton uden indre elektronskal. Som et resultat kan det komme tæt på den negative ladning af den negative side af et polært molekyle og danne en særlig stærk binding. I vand kan et molekyle danne op til fire hydrogenbindinger med et molekyle for hvert hydrogenatom og med to hydrogenatomer på den negative iltside. I vand er disse bindinger stærke, men skifter konstant, brydes og formes igen for at give vandets særlige egenskaber.
Ion-dipolobligationer
Når ioniske forbindelser sættes til vand, kan de ladede ioner danne bindinger med de polære vandmolekyler. For eksempel er NaCl eller bordsalt en ionisk forbindelse, fordi natriumatomet har givet sin eneste ydre skalelektron til chloratomet og danner natrium- og klorioner. Når de opløses i vand, adskiller molekylerne sig i positivt ladede natriumioner og negativt ladede klorioner. Natriumionerne tiltrækkes af de negative poler i vandmolekylerne og danner ion-dipolbindinger der, mens klorionerne danner bindinger med hydrogenatomer. Dannelsen af ion-dipolbindinger er en grund til, at ioniske forbindelser let opløses i vand.
Virkningerne af intermolekylære kræfter på materialegenskaber
Intermolekylære kræfter og de bånd, de frembringer, kan påvirke, hvordan et materiale opfører sig. I tilfælde af vand holder de relativt stærke hydrogenbindinger vandet sammen. To af de resulterende egenskaber er høj overfladespænding og en høj fordampningsvarme.
Overfladespænding er høj, fordi vandmolekyler langs vandoverfladen danner bindinger, der skaber en slags elastisk film på overfladen, så overfladen understøtter en vis vægt og trækker vanddråber rundt former.
Fordampningsvarmen er høj, fordi når vand når kogepunktet, er vandmolekylerne stadig bundet og forbliver en væske, indtil der tilsættes nok energi til at bryde bindingerne. Obligationer baseret på intermolekylære kræfter er ikke så stærke som kemiske bindinger, men de er stadig vigtige for at forklare, hvordan nogle materialer opfører sig.