Einzelne Atome/Ionen werden durch die sog. Primärbindungen zu einer Verbindung “zusammengehalten”. Dabei kennt man die Atombindung (oder auch kovalente Bindung), die Ionenbindung und die Metallbindung. Hieraus ergeben sich bereits wesentliche Eigenschaften wie Siedetemperatur und Leitfähigkeit. Eine Frage drängt sich aber vor allem bei Molekülen (Verbindungen mit kovalenter Bindung), welche Kräfte bzw. Wechselwirkungen die einzelnen Moleküle zu einem “Verband” zusammenhalten. Eine dieser Wechselwirkung ist die sog. Dipol-Dipol-Wechselwirkung, diese anziehende Kraft wirkt zwischen zwei permanenten Dipolen.
Damit eine permanente anziehende Wechselwirkung zwischen zwei Molekülen ausgebildet wird, muss es sich bei beiden Molekülen um einen permanenten Dipol handeln. Damit ein Molekül ein permanenter Dipol ist, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
Hierdurch lässt sich auch erklären, warum das H2O-Molekül ist, das CH4-Molekül hingegen nicht (siehe dazu auch das Kapitel – Dipol). Die Ursache der Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist eine elektrostatische Wechselwirkung zwischen einem “positiv geladenen” und einem “negativen geladenen” Bereich.
Beispiel: Molekül mit den Atomen A ( EN = 2,0) und B (EN = 3,0)
Da das Atom A eine niedrigere Elektronegativität als der Bindungspartner B hat, bekommt A eine positive Partialladung und B eine negative Partialladung.
Damit haben wir einen Dipol AB vorliegen. Ähnlich wie bei einem Magneten wirken nun zwischen den entgegengesetzt geladenen Bereichen anziehende Wechselwirkungen:
Dipol-Dipol-Wechselwirkung
Im Allgemeinen sind die Dipol-Dipol-Wechselwirkungen
* um so größer, je polarer die Moleküle aufgebaut sind (höherer Elektronegativitätsdifferenz der Bedingungspartner)
* und bilden zusätzlich zu den van-der-Waals-Kräften eine Anziehungskraft zwischen polaren Molekülen
Gemein ist bei beiden Wechselwirkungen, dass es sich um intermolekulare Wechselwirkung zwischen Dipolen (polare Moleküle) handelt. Beide Wechselwirkungen sorgen dafür, dass sich einzelne Moleküle “anziehen” und halten so einzelne Moleküle zu einem Verband “zusammen”. Zusätzlich ist beiden Wechselwirkungen gemein, dass sie auf elektrostatischen Wechselwirkung beruhen, also Anziehungskräfte zwischen positiver (Teil)ladung und negativer (Teil)ladung darstellen.
Der Unterschied zwischen beiden Wechselwirkungen sind die “Bindungspartner” die miteinander Wechselwirken. Bei den Dipol-Dipol-Wechselwirkungen können die beteiligten Atome beliebige Nichtmetallatome sein, während bei Wasserstoffbrückenbindungen die “Bindungspartner” “festgelegt” sind, das H-Atom auf der einen Seite und N, O, F-Atom auf der anderen Seite.
Da Fluor, Sauerstoff und Stickstoff zu den Elementen mit der höchsten Elektronegativität gehören, ist daher die Polarität der Bindung wesentlich stärker als bei anderen Bindungspartnern. Daher sind Wasserstoffbrückenbindung auch stärker als normale Dipol-Dipol-Bindungen, können aber auch als (starke) Dipol-Dipol-Wechselwirkung angesehen werden.
Eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist eine Art von Intermolekularer Kraft, die auftritt zwischen Molekülen, die dauerhafte Dipole sind, also einen Ungleichgewicht von Elektronenladungen besitzen. Diese Kraft ist stärker als die schwache Van der Waals-Wechselwirkung, jedoch schwächer als ionische oder kovalente Bindungen.
Eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung entsteht durch die Anziehung zwischen positiven und negativen Enden zweier Moleküle, die dauerhafte Dipole sind.
Ein geeignetes Beispiel für eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist das Wasser-Molekül (H₂O). Aufgrund der Elektronegativität des Sauerstoffs ist die Ladungsverteilung ungleichmäßig, wodurch ein dauerhafter Dipol entsteht.
Die Wasserstoffbrückenbindung ist eine spezielle Art von Dipol-Dipol-Wechselwirkung, die nur in Molekülen auftritt, in denen Wasserstoff direkt an ein stark elektronegatives Element (meist Stickstoff, Sauerstoff oder Fluor) gebunden ist.
Die Dipol-Dipol-Wechselwirkung erhöht allgemein die Siede- und Schmelzpunkte von Verbindungen, da mehr Energie benötigt wird, um diese Wechselwirkungen zu überwinden und den Aggregatzustand zu ändern.
Die Stärke der Dipol-Dipol-Wechselwirkung wird von der Größe des Dipolmoments und dem Abstand zwischen den teilnehmenden Molekülen bestimmt.
Die Dipol-Dipol-Wechselwirkung richtet sich von dem negativen Ende eines Moleküls zum positiven Ende eines anderen Moleküls.
Die Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist in polaren Molekülen stärker, da diese ein permanentes Dipolmoment besitzen.
Wasserstoffbrückenkräfte sind in der Regel die stärksten, gefolgt von Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und zuletzt Van der Waals-Kräfte.
Eine permanente Dipol-Dipol-Wechselwirkung entsteht aus dauerhaften Dipolen, während eine momentane Dipol-Dipol-Wechselwirkung oder eine Van der Waals-Kraft aus temporären Dipolen resultiert, die aus flüchtigen Veränderungen in der Elektronenverteilung entstehen.