Van der Waals prieš vandenilines jungtis
Van der Waals jėgos ir vandenilio ryšiai yra tarpmolekuliniai traukos elementai tarp molekulių. Kai kurios tarpmolekulinės jėgos yra stipresnės, o kitos silpnos. Šie ryšiai lemia molekulių elgesį.
Van der Waals pajėgos
Kad tarpmolekulinė trauka būtų, reikia atskirti krūvį. Yra keletas simetriškų molekulių, tokių kaip H2, Cl2, kuriose nėra krūvio atsiskyrimo. Tačiau elektronai šiose molekulėse nuolat juda. Todėl molekulėje gali būti momentinis krūvis, jei elektronas juda link vieno molekulės galo. Galas su elektronu laikinai turės neigiamą krūvį, o kitas galas turės teigiamą krūvį. Šie laikini dipoliai gali sukelti dipolį kaimyninėje molekulėje, o vėliau gali atsirasti sąveika tarp priešingų polių. Tokia sąveika žinoma kaip dipolio sukelta dipolio sąveika. Be to, gali būti sąveika tarp nuolatinio dipolio ir indukuoto dipolio arba tarp dviejų nuolatinių dipolių. Visos šios tarpmolekulinės sąveikos žinomos kaip Van der Waals jėgos.
Vandenilinės jungtys
Kai vandenilis prijungiamas prie elektronneigiamo atomo, pvz., fluoro, deguonies ar azoto, susidaro polinis ryšys. Dėl elektronegatyvumo jungties elektronus labiau trauks elektronneigiamas atomas nei vandenilio atomas. Todėl vandenilio atomas įgis teigiamą krūvį iš dalies, o labiau elektronegatyvus atomas gaus neigiamą krūvį iš dalies. Kai dvi molekulės, turinčios šį krūvį, yra arti, tarp vandenilio ir neigiamą krūvį turinčio atomo atsiras traukos jėga. Šis patrauklumas žinomas kaip vandenilio ryšys. Vandenilio ryšiai yra santykinai stipresni nei kitos dipolio sąveikos, ir jie lemia molekulinį elgesį. Pavyzdžiui, vandens molekulės turi tarpmolekulinį vandenilio ryšį. Viena vandens molekulė gali sudaryti keturis vandenilio ryšius su kita vandens molekule. Kadangi deguonis turi dvi pavienes poras, jis gali sudaryti dvi vandenilio jungtis su teigiamai įkrautu vandeniliu. Tada dvi vandens molekulės gali būti žinomos kaip dimeras. Kiekviena vandens molekulė gali jungtis su keturiomis kitomis molekulėmis dėl vandenilio ryšio. Dėl to vandens virimo temperatūra yra aukštesnė, net jei vandens molekulė turi mažą molekulinę masę. Todėl energija, reikalinga vandenilio ryšiams nutraukti, kai jie patenka į dujinę fazę, yra didelė. Be to, vandenilio ryšiai lemia ledo kristalinę struktūrą. Unikalus ledo grotelių išdėstymas padeda jai plūduriuoti ant vandens, todėl žiemos laikotarpiu apsaugo vandens gyvūnus. Be to, vandenilio jungtys vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį biologinėse sistemose. B altymų ir DNR trimatė struktūra yra pagrįsta tik vandenilio ryšiais. Vandenilinius ryšius gali sunaikinti kaitinant ir veikiant mechaninėms jėgoms.
Kuo skiriasi Van der Waals pajėgos ir vandenilinės jungtys?
• Vandeniliniai ryšiai susidaro tarp vandenilio, kuris yra prijungtas prie elektronegatyvaus atomo, ir kitos molekulės elektronneigiamo atomo. Šis elektronegatyvus atomas gali būti fluoras, deguonis arba azotas.
• Van der Waalso jėgos gali atsirasti tarp dviejų nuolatinių dipolių, dipolio sukelto dipolio arba dviejų indukuotų dipolių.
• Kad veiktų Van der Waalso jėgos, molekulė nebūtinai turi turėti dipolį, tačiau vandenilinis ryšys vyksta tarp dviejų nuolatinių dipolių.
• Vandeniliniai ryšiai yra daug stipresni nei Van der Waalso jėgos.
