Chemische Grundlagen
Zwischenmolekulare Wechselwirkungen
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Dipole treten in der Chemie in verschiedenen Molekülen, wie beispielsweise Wasser, auf. Was ein Dipol ist und wie ein Dipol entsteht, erfährst du hier oder im Video .

Was ist ein Dipol?

Einen Dipol erkennst du allgemein durch zwei räumlich getrennte Ladungen mit unterschiedlichen Vorzeichen (plus und minus). Ein bekanntes Beispiel ist der Stabmagnet, der zwei magnetische Pole (Nord- und Südpol) hat. Neben magnetischen Dipolen gibt es auch elektrische Dipole.

Ein Dipol bezeichnet in der Chemie meist Moleküle, in dem die unterschiedlichen Ladungen in Form von Teilladungen auftreten. Sie entstehen oft durch verschiedene Elektronegativitäten der vorhandenen Atome. Der bekannteste Dipol in der Chemie ist das Wassermolekül (H2O). Dort ist das Sauerstoffatom negativ geladen und die Wasserstoffatome sind positiv geladen.

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Wassermolekül als Dipol
Dipol Definition

Ein Dipol entsteht, wenn zwei gleich große, entgegengesetzte Ladungen in einem bestimmten Abstand voneinander entfernt sind. Dipolmoleküle weisen ein Dipolmoment auf.

Dipol Chemie

Dipole umfassen in der Chemie Moleküle, die durch Teilladungen gekennzeichnet sind. Die Grundlage eines Dipols in einem Molekül sind polar kovalente Bindungen. Sie entstehen durch die verschiedenen Elektronegativitäten der Bindungspartner.

Im Wassermolekül entsteht der Dipol durch die höhere Elektronegativität des Sauerstoffatoms gegenüber den Wasserstoffatomen. Daraus resultieren zwei positive Teilladungen (Partialladungen) an den Wasserstoffatomen und eine negative Partialladung am Sauerstoffatom.

Der Dipol erzeugt außerdem ein sogenanntes Dipolmoment (μ) . Es entspricht dem Produkt aus dem Abstand der Ladungen (d) und der Ladung selbst (q).

\vec{\mu} = q\vec{d}

Moleküle mit einem Dipol nennst du auch Dipolmoleküle. 

Induzierter Dipol

Auch Moleküle ohne Dipolmoment können zu Dipolen werden. Denn die Elektronen bewegen sich die ganze Zeit. Dadurch kann ihre Verteilung von Zeit zu Zeit auch ungleichmäßig sein und ein Dipol entstehen. Wenn dann ein weiteres Molekül in der Nähe ist, kann dort ebenfalls ein Dipol induziert werden.

Auch wenn die Wechselwirkungen schwach sind, nehmen sie mit der Atomgröße zu. Das liegt daran, dass die Elektronen bei großen Atomen weniger stark vom Kern angezogen werden. Sie können sich einfacher umverteilen. 

Wechselwirkungen von induzierten Dipolen fallen vor allem unter die Londonsche Dispersionswechselwirkung, welche ein Bestandteil der Van-der-Waals-Kräfte ist.

Dipol Moleküle

Die Atome in einem Moleküle besitzen oft unterschiedliche Elektronegativitäten. Wenn die Differenz aus den Elektronegativitäten der beteiligten Atome einer Bindung größer als 0 ist, dann hast du eine polare Bindung vorliegen. Ist die Elektronegativitätsdifferenz größer als 1,7 handelt es sich bereits um eine Ionenbindung . Allerdings sind das nur ungefähre Richtwerte.

Durch die Ladungstrennung als Folge unterschiedlicher Elektronegativitäten weise Moleküle je nach strukturellem Aufbau ein Dipolmoment auf oder nicht. Da der Abstand \vec{d} richtungsabhängig ist, ergibt sich bei symmetrischen Molekülen ein Dipolmoment von 0. Im Gegensatz zu den symmetrischen Moleküle können asymmetrische Moleküle ein Dipolmoment haben.

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Moleküle Symmetrie

Wenn du die Dipolmomente der funktionellen Gruppen in einem Molekül addierst, dann kannst du herausfinden, ob es sich um ein Dipolmolekül (auch permanenter Dipol genannt) handelt oder nicht. 

Wasser Dipol

Wasser (H2O) ist ein typisches Beispiel für ein Dipolmolekül. Es besteht aus einem Sauerstoffatom O, welches über kovalente Bindungen mit zwei Wasserstoffatomen H verknüpft ist. Der Bindungswinkel liegt bei etwa 105 ° und bestimmt damit die Struktur des Moleküls. Die Elektronegativitätsdifferenz \DeltaEN berechnest du so:

EN (Sauerstoff) – EN (Wasserstoff) = \DeltaEN

Die Elektronegativitäten EN kannst du dem Periodensystem entnehmen.

3,44 – 2,20 = 1,24

Da die Dipolmomente richtungsabhängig sind, würden sie sich bei einem symmetrischen Molekül aufheben. Durch den Winkel ergibt sich aber der folgende Dipol im Wassermolekül:

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Wasser als Dipolmolekül

Dipol-Dipol-Wechselwirkungen

Du kennst nun die Grundlage eines Dipols und seine Bedeutung für Moleküle in der Chemie. Die Dipolmoleküle treten untereinander auch in Wechselwirkung (Dipol-Dipol-Wechselwirkung). Wenn du mehr darüber wissen möchtest, schau dir unser Video dazu an!

Zum Video: Dipol-Dipol-Wechselwirkung
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