Vätebindning - Kemilektioner

Vätebindning
Niklas Dahrén
Vätebindning är en intermolekylär bindning
Kovalent bindning Polär kovalent bindning Intramolekylära bindningar Jonbindning Kemisk bindning Dipol-­‐
dipolbindning Vätebindning Intermolekylära bindningar van der Waalsbindning (Londonkra?er) Jon-­‐
dipolbindning Metallbindning De intermolekylära bindningarna är olika starka
Starkast bindning Jon-­‐dipolbindning -­‐ + -­‐ Vätebindning + -­‐ + -­‐ Dipol-­‐dipolbindning + -­‐ van der Waals-­‐bindning + -­‐ Svagast bindning (Londonkra?er) + -­‐ + -­‐ Vätebindningar är starka intermolekylära
bindningar
ü  Vätebindningar är starka intermolekylära bindningar. Ämnen med vätebindningar har relaEvt höga smält-­‐ och kokpunkter (om vi jämför ämnen med samma massa) och gör även ämnet lösligt i vaKen (i de flesta fall). ü  Vätebindningar förekommer t.ex. mellan va8enmolekyler, mellan de båda DNA-­‐strängarna i en DNA-­‐molekyl, i proteiner och i en rad andra vikEga ämnen och är därför helt avgörande för aK liv finns på jorden. ü 
Vätebindningar brukar o;a beskrivas som e xtra starka dipol-­‐dipolbindningar, vilket dock är en förenkling. I en vätebindning binder ett positivt väte till 2
fria elektroner på F, O eller N
Molekyl 1 Den ena molekylen måste innehålla en tydligt posiEvt laddad väteatom. F-­‐ H+ Molekyl 2 Den andra molekylen måste innehålla eK elektro-­‐
negaEvt ämne som har fria elektroner och liten radie; enbart F, O eller N uppfyller dessa krav. -­‐:O H+ H+ Den posi)va laddningen på vätet a2raheras av de fria och nega)vt laddade elektronerna på F, O eller N. Den lilla radien hos dessa atomer innebär a2 de fria elektronerna är koncentrerade )ll e2 litet område och därför känner väteatomen av dessa väldigt tydligt. Atomer som t.ex. Cl har för stor radie, de fria elektronerna är då mer utspridda. Väteatomen måste i den egna molekylen
binda till en mycket elektronegativ atom
Det är bara när väteatomen binder Ell en mycket elektronegaEv atom (vanligtvis F, O, N men även Cl fungerar) i den egna molekylen som vätet blir Ellräckligt posiEvt laddad för aK kunna ge upphov Ell starka vätebindningar. F, O, N och Cl är starkt elektronegaEva, drar åt sig bindningselektronerna från väteatomen, och gör därmed vätet Ellräckligt posiEvt för aK möjliggöra starka vätebindningar. F-­‐ H+ -­‐:O H+ H+ ü 
ü 
”Hydro-FON-regeln” är
en bra minnesregel
för vätebindningar
Hydro-­‐FON-­‐regeln mellan molekylerna: En vätebindning uppstår när eK posiEvt laddat väte binder Ell F, O eller N. Dessa atomer har fria elektroner och liten radie vilket är förutsäKningen för aK vätet ska aKraheras Ellräckligt av dessa. Hydro-­‐FON-­‐regeln i ”vätemolekylen”: För aK vätet ska bli posiEvt laddat måste vätet i den egna molekylen binda Ell en atom med hög elektronegaEvitet, i stort säK är det allEd F, O eller N som vätet binder Ell i de ämnen som kan skapa vätebindningar (men även Cl fungerar) vilket innebär aK även Hydro-­‐FON-­‐regeln kan användas när det gäller i den molekyl som innehåller väteatomen. Hydro= väte F= fluor O= syre N= kväve Hydro-FON-regeln hjälper
oss att lista ut om
det är en vätebindning
Hydro-­‐FON-­‐regeln ska vara uppfylld mellan molekylerna e?ersom eK posiEvt väte enbart kan binda starkt Ell atomer som har fria elektroner i kombinaEon med liten radie. Hydro-­‐FON-­‐regeln ska i regel även vara uppfylld i ”vätemolekylen” (eller väte bundet Ell klor, Cl). Väteatomen måste nämligen binda Ell en mycket starkt elektronegaEv atom, annars blir vätet inte Ellräckligt posiEvt; det är enbart F, O, N och Cl som uppfyller kravet. : Mellan dessa molekyler Hydro-­‐FON-­‐regeln är uppfylld mellan molekylerna. + -­‐ :
uppstår vätebindning
Hydro-­‐FON-­‐regeln är uppfylld i ”vätemolekylen”. -­‐ Uppgift:
Kan vätebindning uppkomma mellan en metanmolekyl och
en vattenmolekyl?
Hydro-­‐FON-­‐regeln är inte uppfylld och H binder inte heller Ell Cl. Väteatomerna i metan är alltså inte bundna Ell en atom med hög Ell C. elektronegaEvitet (F, O, N eller Cl) utan binder istället ElektronegaEvitetsskillnaden mellan H och C är för liten för aK vi ska få en tydlig laddningsförskjutning. Väteatomerna i metan blir därför inte tydligt posiEvt laddade och då kan inte vätebindningar uppkomma. VaKenmolekylen innehåller eK syre som har fria elektroner men Ingen posi*v dessa aKraheras inte av laddning på metanmolekylen e?ersom vätet= ingen a3rak*on= metanmolekylen inte har ingen bindning några tydligt posiEvt laddade väteatomer. Uppgift:
Ämnen i flytande form har intermolekylära bindningar
mellan sina molekyler. Vilka av följande ämnen kan
skapa vätebindningar mellan sina molekyler?
a) Ammoniak b) Butan Ledtråd: Vilka uppfyller Hydro-­‐FON-­‐regeln? c) Etanol Svar:
Ammoniak och etanol skapar vätebindningar eftersom
dessa uppfyller ”Hydro-FON-regeln”
a) Ammoniak +
-­‐
b) Butan Uppfyller inte Hydro-­‐FON-­‐regeln c) Etanol Se gärna fler filmer av Niklas Dahrén: h8p://www.youtube.com/KemilekUoner h8p://www.youtube.com/MedicinlekUoner