Van der Waals vs enllaços d'hidrogen
Les forces de Van der Waals i els enllaços d'hidrogen són atraccions intermoleculars entre molècules. Algunes forces intermoleculars són més fortes i algunes són febles. Aquests enllaços determinen el comportament de les molècules.
Forces de Van der Waals
Per a una atracció intermolecular, hi hauria d'haver una separació de càrrega. Hi ha algunes molècules simètriques com H2, Cl2, on no hi ha separacions de càrrega. Tanmateix, els electrons es mouen constantment en aquestes molècules. Per tant, pot haver-hi una separació instantània de càrrega dins de la molècula si l'electró es mou cap a un extrem de la molècula. L'extrem amb l'electró tindrà una càrrega negativa temporalment, mentre que l' altre extrem tindrà una càrrega positiva. Aquests dipols temporals poden induir un dipol a la molècula veïna i, després, es pot produir una interacció entre pols oposats. Aquest tipus d'interacció es coneix com a interacció dipol induïda-dipol induïda. A més, hi pot haver interaccions entre un dipol permanent i un dipol induït o entre dos dipols permanents. Totes aquestes interaccions intermoleculars es coneixen com a forces de Van der Waals.
Enllaços d'hidrogen
Quan l'hidrogen s'uneix a un àtom electronegatiu com el fluor, l'oxigen o el nitrogen, es produirà un enllaç polar. A causa de l'electronegativitat, els electrons de l'enllaç seran més atrets per l'àtom electronegatiu que per l'àtom d'hidrogen. Per tant, l'àtom d'hidrogen tindrà una càrrega positiva parcialment, mentre que l'àtom més electronegatiu tindrà una càrrega negativa parcialment. Quan dues molècules que tenen aquesta separació de càrrega estan a prop, hi haurà una força d'atracció entre l'hidrogen i l'àtom carregat negativament. Aquesta atracció es coneix com a pont d'hidrogen. Els enllaços d'hidrogen són relativament més forts que altres interaccions dipols i determinen el comportament molecular. Per exemple, les molècules d'aigua tenen enllaços d'hidrogen intermoleculars. Una molècula d'aigua pot formar quatre ponts d'hidrogen amb una altra molècula d'aigua. Com que l'oxigen té dos parells solitaris, pot formar dos ponts d'hidrogen amb hidrogen carregat positivament. Aleshores, les dues molècules d'aigua es poden conèixer com a dímer. Cada molècula d'aigua es pot unir amb altres quatre molècules a causa de la capacitat d'enllaç d'hidrogen. Això dóna lloc a un punt d'ebullició més alt de l'aigua, tot i que una molècula d'aigua té un pes molecular baix. Per tant, l'energia necessària per trencar els ponts d'hidrogen quan passen a la fase gasosa és elevada. A més, els enllaços d'hidrogen determinen l'estructura cristal·lina del gel. La disposició única de gelosia de gel l'ajuda a surar sobre l'aigua, per tant protegeix la vida aquàtica durant el període hivernal. A part d'això, els enllaços d'hidrogen tenen un paper vital en els sistemes biològics. L'estructura tridimensional de les proteïnes i l'ADN es basa únicament en enllaços d'hidrogen. Els enllaços d'hidrogen es poden destruir per l'escalfament i les forces mecàniques.
Quina diferència hi ha entre les forces de Van der Waals i els enllaços d'hidrogen?
• Els enllaços d'hidrogen es produeixen entre l'hidrogen, que està connectat a un àtom electronegatiu i un àtom electronegatiu d'una altra molècula. Aquest àtom electronegatiu podria ser un fluor, oxigen o nitrogen.
• Les forces de Van der Waals es poden produir entre dos dipols permanents, un dipol induït per dipols o dos dipols induïts.
• Perquè tinguin lloc les forces de Van der Waals, la molècula no hauria de tenir necessàriament un dipol, però l'enllaç d'hidrogen té lloc entre dos dipols permanents.
• Els enllaços d'hidrogen són molt més forts que les forces de Van der Waals.
