Dipole
Dipole in der Chemie sind Moleküle, die entgegengesetzte elektrische Pole haben. Sie entstehen durch die asymmetrische Ladungsverteilung entlang einer Atombindung. Ein Molekül ist ein Dipol, wenn mindestens eine polare Atombindung vorhanden ist. Mögliche Dipole hängen auch von der Molekülstruktur ab. Interessiert? All das und noch viel mehr findest du im vollständigen Text!
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Dipole Übung
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Gib an, was ein Dipol ist.
TippsEs gibt zwei richtige Antworten.
Dipolmoleküle bestehen nicht aus geladenen Ionen.
LösungGanz generell gesehen bedeutet „Dipol“, dass etwas zwei verschiedene Pole hat.
In der Chemie bezeichnen wir ein einzelnes Molekül als Dipol beziehungsweise Dipolmolekül, wenn es zwei Seiten mit unterschiedlicher elektrischer Ladung hat, also einen Pluspol und einen Minuspol.
Moleküle bestehen nicht aus geladenen Ionen. Demnach entstehen Dipole nicht aus Ionenverbindungen, sondern werden durch Atombindungen gebildet.
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Kennzeichne die beteiligten Atome von Chlorwasserstoff $\ce{(HCl)}$.
TippsDem Wasserstoffatom werden zwei Eigenschaften zugeordnet.
Das elektronegativere Atom zieht die Bindungselektronen zu sich.
LösungEin typisches Beispiel eines Dipolmoleküls ist Chlorwasserstoff: Hier haben wir ein Wasserstoff- und ein Chloratom, die sich ein bindendes Elektronenpaar teilen.
Wenn die beiden Atome sich verbinden, geschieht Folgendes:- Chlor ($EN \ce{(Cl)} = 3,\!16$) ist deutlich elektronegativer als Wasserstoff ($EN \ce{(H)} = 2,\!2$). Das bedeutet, es zieht die beiden Bindungselektronen stärker zu sich.
- So wird der Schwerpunkt der negativen Ladungen in Richtung des Chloratoms verschoben. Man spricht hierbei von einer Verschiebung der Ladungsträgerdichte.
- Dadurch entsteht eine negative Partialladung auf der Seite des Chloratoms. Wasserstoff hingegen weist eine positive Partialladung auf.
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Beschreibe die Bedingungen zur Ausbildung eines Dipols.
TippsBei mehr als einer polaren Bindung in einem Molekül ist die Molekülstruktur entscheidend.
Durch eine polare Atombindung entsteht ein Dipolmoment.
LösungNicht alle Moleküle mit einer polaren Atombindung sind automatisch Dipole, nur weil sie ein Dipolmoment haben. Denn hat ein Molekül mehrere polare Bindungen, ist die Anordnung der Dipolmomente im Raum entscheidend.
Nehmen wir an, wir haben in einem Molekül zwei polare Bindungen, die sich genau gegenüberliegen: Wenn wir die Vektorpfeile addieren, also das Ende des einen an die Spitze des anderen setzen, dann löschen sie sich genau aus. Die Länge der Pfeile spielt dabei keine Rolle.
Damit ein Molekül ein Dipol ist, müssen somit zwei Bedingungen erfüllt sein:
$\to$ Es muss mindestens eine polare Atombindung (und damit ein Dipolmoment) geben.
$\to$ Vorhandene Dipolmomente dürfen sich nicht aufgrund der Molekülstruktur gegenseitig aufheben. -
Vergleiche die Moleküle.
TippsDas ist die räumliche Anordnung von Wasser.
Ein Wasserstrahl lässt sich mit einem elektrostatisch aufgeladenen Plastikstab anziehen.
LösungDamit ein Molekül ein Dipol ist, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
$\to$ Es muss mindestens eine polare Atombindung (und damit ein Dipolmoment) geben.
$\to$ Vorhandene Dipolmomente dürfen sich nicht aufgrund der Molekülstruktur gegenseitig aufheben.Die erste Bedingung trifft sowohl für Wasser als auch für Kohlenstoffdioxid zu. Jedoch unterscheiden sich die beiden Moleküle in ihrer Molekülstruktur. Anhand dieser kann herausgefunden werden, ob es sich bei dem jeweiligen Molekül um einen Dipol handelt:
$\underline{\text{Wasser} \ce{(H2O)}}$
- Anordnung im Raum: gewinkelt
- Ladungsträgerdichte: beim Sauerstoff
- Gesamtdipolmoment: $\boldsymbol{\neq 0}$
- Dipol: ja
$\underline{\text{Kohlenstoffdioxid} \ce{(CO2)}}$
- Anordnung im Raum: lang gestreckt
- Ladungsträgerdichte: in der Mitte
- Gesamtdipolmoment: $\boldsymbol{= 0}$
- Dipol: nein
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Entscheide, welche Moleküle Dipole darstellen.
TippsEs gibt drei Dipolmoleküle.
LösungDamit ein Molekül ein Dipol ist, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein:
$\to$ Es muss mindestens eine polare Atombindung (und damit ein Dipolmoment) geben.
$\to$ Vorhandene Dipolmomente dürfen sich nicht aufgrund der Molekülstruktur gegenseitig aufheben.$\underline{\text{Folgende Moleküle sind Dipole:}}$
- Fluorwasserstoff $\ce{(HF)}$
- Ammoniak $\ce{(NH3)}$
- Wasser $\ce{(H2O)}$
Kohlenstoffdioxid $\ce{(CO2)}$ ist kein Dipol, weil sich die Vektorpfeile durch die lang gestreckte Anordnung wieder löschen. Dadurch ist die Ladungsdichte in der Mitte des Moleküls.
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Beschreibe einige Eigenschaften von Wasser.
TippsZwischen den Wassermolekülen bilden sich Anziehungskräfte aus.
Je stärker die Anziehungskraft, desto höher der Siedepunkt.
LösungDas Wassermolekül ist also als Ganzes gesehen polar – und damit ein Dipol. Denn:
- Es gibt zwei polare Bindungen. Sauerstoff ist elektronegativer als Wasserstoff.
- Das Molekül hat eine gewinkelte Struktur. Das liegt an den freien Elektronenpaaren, die zwar nicht an den Bindungen teilnehmen, aber trotzdem ihren Platz brauchen.
Das Ausbilden eines Dipols bestimmt einige Eigenschaften des Wassers:
- Durch unterschiedlich geladene Seiten entsteht ein Dipolmolekül.
- Dadurch bilden sich Anziehungskräfte. Man nennt sie Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.
- Diese führen zu einem relativ hohen Siedepunkt.
- Außerdem können sich andere polare Stoffe gut in Wasser lösen.
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