H2O veemolekul on molekulaarsete dipool-dipooli vesiniksidemetega polaarne. Kui veemolekulid tõmbavad üksteist ligi ja moodustavad sidemeid, on vees sellised omadused nagu kõrge pindpinevus ja kõrge aurustumissoojus. Molekulidevahelised jõud on küll palju nõrgemad kui molekulid koos hoidvad molekulisisesed jõud, kuid on siiski piisavalt tugevad, et mõjutada aine omadusi. Vee korral panevad nad vedeliku ainulaadsel viisil käituma ja annavad sellele mõned kasulikud omadused.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Vees on tugevad vesiniksideme dipool-dipool molekulidevahelised jõud, mis annavad veele kõrge pindpinevuse ja suure aurustumissoojuse ning muudavad selle tugevaks lahustiks.
Polaarmolekulid
Kui molekulidel on üldiselt neutraalne laeng, võib molekuli kuju olla selline, et üks ots on negatiivsem ja teine ots positiivsem. Sellisel juhul meelitavad negatiivselt laetud otsad teiste molekulide positiivselt laetud otsasid, moodustades nõrgad sidemed, polaarsed molekuli nimetatakse dipooliks, kuna sellel on kaks poolust, pluss ja miinus, ja polaarmolekulide vormis olevaid sidemeid nimetatakse dipool-dipooliks võlakirjad.
Veemolekulil on sellised laengu erinevused. Vees oleva hapniku aatomi välises elektronide aluskarbis on kuus elektroni, kus on ruumi kaheksale. Kaks vees asuvat vesiniku aatomit moodustavad hapniku aatomiga kovalentsed sidemed, jagades oma kahte elektroni hapniku aatomiga. Selle tulemusena on molekulis kaheksast saadaolevast siduvast elektronist jagatud kaks mõlemale vesinikuaatomile, jättes neli vaba.
Kaks vesiniku aatomit jäävad molekuli ühele küljele, samal ajal kui vabad elektronid kogunevad teisele poole. Ühised elektronid jäävad vesiniku aatomite ja hapniku aatomi vahele, jättes tuuma positiivselt laetud vesiniku prootoni. See tähendab, et veemolekuli vesinikupoolel on positiivne laeng, samal ajal kui teisel poolel, kus asuvad vabad elektronid, on negatiivne laeng. Selle tulemusena on veemolekul polaarne ja dipoolne.
Vesiniksidemed
Tugevaim molekulidevaheline jõud vees on spetsiaalne dipoolne side, mida nimetatakse vesiniksidemeks. Paljud molekulid on polaarsed ja võivad moodustada bipool-bipoolsidemeid ilma vesiniksidemeid moodustamata või isegi molekulis vesinikku omamata. Vesi on polaarne ja selle moodustatud dipoolne side on vesinikside, mis põhineb molekuli kahel vesiniku aatomil.
Vesiniksidemed on eriti tugevad, kuna vesinikuaatom sellistes molekulides nagu vesi on väike alasti prooton, millel puudub sisemine elektronkest. Selle tulemusena võib see läheneda polaarmolekuli negatiivse külje negatiivsele laengule ja moodustada eriti tugeva sideme. Vees võib molekul moodustada kuni neli vesiniksidet, kusjuures ühe vesiniku aatomi kohta on üks molekul ja negatiivse hapniku poolel on kaks vesiniku aatomit. Vees on need sidemed tugevad, kuid pidevalt nihkuvad, purunevad ja moodustuvad, et anda veele selle erilised omadused.
Ioon-dipoolsed võlakirjad
Iooniliste ühendite lisamisel veele võivad laetud ioonid moodustada sidemeid polaarsete veemolekulidega. Näiteks NaCl või lauasool on ioonne ühend, kuna naatriumiaatom on andnud oma ainsa väliskesta elektroni klooriaatomile, moodustades naatrium- ja klooriioonid. Vees lahustatuna dissotsieeruvad molekulid positiivselt laetud naatriumioonideks ja negatiivselt laetud klooriioonideks. Naatriumioonid tõmbuvad veemolekulide negatiivsete pooluste poole ja moodustavad seal ioon-dipoolsidemeid, klooriioonid aga vesiniku aatomitega. Ioon-dipoolsidemete moodustumine on põhjus, miks ioonsed ühendid vees kergesti lahustuvad.
Molekulidevaheliste jõudude mõju materiaalsetele omadustele
Molekulidevahelised jõud ja nende tekitatud sidemed võivad mõjutada materjali käitumist. Vee puhul hoiavad suhteliselt tugevad vesiniksidemed vett koos. Kaks saadud omadust on kõrge pindpinevus ja kõrge aurustumissoojus.
Pinna pinge on suur, kuna veepinnad piki veepinda moodustavad sidemeid, mis loovad omamoodi elastne kile pinnal, võimaldades pinnal pisut raskust kanda ja tõmmates veetilgad ümmarguseks kujundid.
Aurustumissoojus on kõrge, sest kui vesi on jõudnud keemistemperatuurini, on veemolekulid endiselt seotud ja jäävad vedelaks, kuni sidemete purustamiseks lisatakse piisavalt energiat. Molekulidevahelistel jõududel põhinevad sidemed ei ole nii tugevad kui keemilised sidemed, kuid on siiski olulised mõne materjali käitumise selgitamisel.