Wie bereits öfters erwähnt wurde, werden die einzelnen Atome bzw. Ionen in Verbindungen durch Anziehungskräfte innerhalb der Verbindung zusammengehalten (deshalb auch intramolekulare Wechselwirkung bei Molekülen). Dazu gehört die Atombindung (oder auch kovalente Bindung), die zwei Nichtmetalle miteinander zu einem molekularen Stoff (ver)bindet, z.B Wasserstoff H-H. Diese Wechselwirkung wird auch oft Primärbindung genannt. Nun gibt es eben auch Kräfte, die die einzelnen Verbindungen zu einem Verband zusammenhalten. Gebe es die intermolekularen Anziehungskräfte zwischen den einzlnen Molekülen nicht, gebe es keinen flüssigen bzw. festen Zustand, da sich alle Moleküle dann nur wie Gase verhalten würden.
In folgendem Schema sollen die Wechselwirkungen (Anziehungskräfte), die innerhalb einer Verbindung vorhanden sind, sowie die Wechselwirkungen, die zwischen Verbindungen wirksam sind, betrachtet werden. Zu Beachten: Bei der Ionenbindung und der Metallbindung liegen aufgrund ihres Aufbaues schon Wechselwirkungen in alle Raumrichtungen vor (Die Ladung eines Ions wirkt in allen Raumrichtungen), die Atombindung hingegen ist räumlich gerichtet. Deswegen gibt es auch ein Metallgitter und ein Ionengitter (in dem sich viele Anionen und Kationen zu einem “Verband” ordnen). Bei molekularen Stoffen hingegen gibt es kein Molekülgitter.
Primärbindung: Atombindung (Molekulare Stoffe) <-> Metallbindung (Metalle) <-> Ionenbindung bei Salzen
Bei molekularen Stoffen: Der Zusammenhalt der Atome beruht dabei auf der Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Atomrümpfen und den negativ geladenen Elektronen, die sich zwischen beiden Atomrümpfen befinden, diese Anziehungskraft ist räumlich gerichtet (begrenzte Atomverbände -> Moleküle)
Bei Metallen: Zusammenhalt der Atome beruht dabei auf der Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Kationen (Metallatomrümpfe) und den negativ geladenen Elektronen des Elektronengases. Die Bindung wirkt in allen Raumrichtungen und erzeugt dadurch Metallverbände (Metallgitter)
Bei Salzen: Der Zusammenhalt der Atome bzw. Ionen beruht auf der Anziehungskraft zwischen den positiv geladenen Kationen und den negativ geladenen Anionen (Coulomb-Gesetz). Diese Anziehungskraft wirkt nach allen Raumrichtungen und erzeugt dadurch Ionenverbände (Ionengitter).
Sekundärbindungen (nur bei molekularen Stoffen):
-> London-Kräfte (auch manchmal als Van-der-Waalskräfte bezeichnet), wirken zwischen unpolaren Molekülen, die durch vorübergehende ungleichmäßige Verteilungen der Elektronendichte in der Atomhülle temporär polarisiert werden.
-> Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, wirken zwischen polaren Molekülen
-> Wasserstoffbrückenbindung: wirken wenn ein oder mehrere Wasserstoffatome an ein kleines, stark elektronegatives Atom, nämlich F, O oder N, gebunden sind und es an einem anderen Molekül ebenfalls ein F, O oder N-Atom (bzw. mit dessen freien Elektronenpaar) gibt, mit dem das Wasserstoffatom in Wechselwirkung tritt.
Die Wasserstoffbrückenbindung ist, wenn man sie nach der Polarität der Moleküle betrachtet, zwischen den die Wasserstoffbrückenbindung wirkt, eine Dipol-Dipol-Bindung, allerdings eine sehr spezielle: ein H-Atom wirkt als Brücke zwischen zwei stark elektronegativen Atomen, wobei es mit einem Atom durch eine polare kovalente Bindung und mit dem anderen durch elektrostatische Kräfte verbunden ist.
Wasserstoffbrückenbindung
Die Wasserstoffbrückenbindung (Anziehungskraft) ist mit einer Stärke von ca. 20 -60 kJ/mol viel geringer als eine Atombindung, die eine Bindungsenergie von ca. 200 bis 400 kJ/mol aufweist. Jedoch ist die Wasserstoffbrückenbindung viel stärker als eine “normale” Dipol-Dipol-Anziehung.
Intermolekulare Wechselwirkungen sind die Attraktions- oder Repulsionskräfte zwischen Molekülen und zwischen Teilen eines Moleküls.
Die drei Arten sind: ionische Bindung, kovalente Bindung und metallische Bindung.
Eine ionische Bindung entsteht, wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen auf ein anderes Atom überträgt. Dies führt zur Bildung positiver und negativer Ionen, die durch elektrostatische Anziehung zusammengehalten werden.
Während intramolekulare Wechselwirkungen die Kräfte innerhalb des Moleküls sind, die die Atome zusammenhalten, sind intermolekulare Wechselwirkungen die Kräfte zwischen Molekülen.
Eine Van-der-Waals-Bindung ist eine schwache intermolekulare Kraft, die auftritt, wenn Moleküle einander annähern und temporäre Dipole erzeugen.
Wasserstoffbrückenbindungen sind eine Art von intermolekularer Wechselwirkung, die auftritt, wenn ein Wasserstoffatom in einem Molekül durch einen “Brückeneffekt” an ein Elektronen-negatives Atom (meistens Sauerstoff oder Stickstoff) in einem anderen Molekül gebunden wird.
Intermolekulare Wechselwirkungen beeinflussen Eigenschaften wie den Siedepunkt, den Schmelzpunkt und die Löslichkeit der Substanzen.
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind intermolekulare Wechselwirkungen, die auftreten, wenn die positiven Enden eines Moleküls die negativen Enden eines anderen Moleküls anziehen.
Wasser ist ein gutes Lösungsmittel, weil seine polarisierten Wasserstoffbrückenbindungen molekularen Verbindungen erlauben, sich leicht zu lösen.
London-Dispersion-Kräfte sind temporäre Dipol-Wechselwirkungen, die aufgrund von fluktuationen im Elektronen-Cloud einer Atom- oder Molekül auftreten.