Van der Vāls pret ūdeņraža obligācijām
Van der Vālsa spēki un ūdeņraža saites ir starpmolekulāras pievilcības starp molekulām. Daži starpmolekulārie spēki ir spēcīgāki, un daži ir vāji. Šīs saites nosaka molekulu uzvedību.
Van der Vālsa spēki
Lai panāktu starpmolekulāro pievilcību, ir jābūt lādiņa atdalīšanai. Ir dažas simetriskas molekulas, piemēram, H2, Cl2, kur nav lādiņu atdalīšanas. Tomēr elektroni šajās molekulās pastāvīgi pārvietojas. Tāpēc molekulā var notikt tūlītēja lādiņa atdalīšanās, ja elektrons virzās uz vienu molekulas galu. Galam ar elektronu īslaicīgi būs negatīvs lādiņš, bet otram galam būs pozitīvs lādiņš. Šie pagaidu dipoli var izraisīt dipolu blakus molekulā, un pēc tam var rasties mijiedarbība starp pretējiem poliem. Šāda veida mijiedarbība ir pazīstama kā inducēta dipola izraisīta dipola mijiedarbība. Turklāt var būt mijiedarbība starp pastāvīgo dipolu un inducēto dipolu vai starp diviem pastāvīgiem dipoliem. Visas šīs starpmolekulārās mijiedarbības ir zināmas kā Van der Vāla spēki.
Ūdeņraža saites
Kad ūdeņradis ir pievienots elektronnegatīvam atomam, piemēram, fluoram, skābeklim vai slāpeklim, rodas polāra saite. Elektronegativitātes dēļ saitē esošie elektroni tiks vairāk piesaistīti elektronegatīvajam atomam, nevis ūdeņraža atomam. Tāpēc ūdeņraža atoms daļēji iegūs pozitīvu lādiņu, savukārt elektronnegatīvāks atoms negatīvu lādiņu iegūs daļēji. Kad divas molekulas ar šādu lādiņu atdalīšanu atrodas blakus, starp ūdeņradi un negatīvi lādēto atomu būs pievilkšanās spēks. Šī pievilcība ir pazīstama kā ūdeņraža saite. Ūdeņraža saites ir salīdzinoši spēcīgākas nekā citas dipolu mijiedarbības, un tās nosaka molekulāro uzvedību. Piemēram, ūdens molekulām ir starpmolekulāras ūdeņraža saites. Viena ūdens molekula var veidot četras ūdeņraža saites ar citu ūdens molekulu. Tā kā skābeklim ir divi vientuļi pāri, tas var veidot divas ūdeņraža saites ar pozitīvi lādētu ūdeņradi. Tad abas ūdens molekulas var saukt par dimēru. Katra ūdens molekula var savienoties ar četrām citām molekulām ūdeņraža saišu spējas dēļ. Tā rezultātā ūdens viršanas temperatūra ir augstāka, lai gan ūdens molekulai ir zema molekulmasa. Tāpēc enerģija, kas nepieciešama, lai pārtrauktu ūdeņraža saites, kad tās nonāk gāzveida fāzē, ir lielas. Turklāt ūdeņraža saites nosaka ledus kristālisko struktūru. Unikālais ledus režģa izvietojums palīdz tai peldēt pa ūdeni, tādējādi aizsargājot ūdens organismus ziemas periodā. Izņemot šo, ūdeņraža saitei ir būtiska loma bioloģiskajās sistēmās. Olb altumvielu un DNS trīsdimensiju struktūra balstās tikai uz ūdeņraža saitēm. Ūdeņraža saites var iznīcināt karsēšanas un mehānisku spēku ietekmē.
Kāda ir atšķirība starp Van der Vālsa spēkiem un ūdeņraža saitēm?
• Ūdeņraža saites rodas starp ūdeņradi, kas ir savienots ar elektronnegatīvu atomu un citas molekulas elektronegatīvo atomu. Šis elektronnegatīvais atoms varētu būt fluors, skābeklis vai slāpeklis.
• Van der Vālsa spēki var rasties starp diviem pastāvīgiem dipoliem, dipola izraisītiem dipoliem vai diviem inducētiem dipoliem.
• Lai notiktu Van der Vālsa spēki, molekulai nav obligāti jābūt dipolam, bet ūdeņraža saite notiek starp diviem pastāvīgiem dipoliem.
• Ūdeņraža saites ir daudz spēcīgākas par Van der Vālsa spēkiem.
