van der Waals-bindningar

Videogenomgång (flippat klassrum)

Tillfälliga dipoler

Vi har redan tittat på dipol-dipolbindningar. De kan uppstå mellan molekyler som är dipoler. Vad händer då när en molekyl som inte är en dipol går från flytande till fast?

Vi tittar på en molekyl kväve, N₂. Elektronerna kring molekylen är inte stilla, utan rör sig fram och tillbaka. Det betyder att 

• ibland är elektronerna mer på ena hållet än andra.
• ibland uppstår en tillfällig dipol, när elektronerna tillfälligt är i ena änden av molekylen.

Kvävemolekylens resonansstrukturer.

van der Waalsbindningar är tillfälliga dipol-dipol-bindningar

När det uppstår tillfälliga dipoler, kan det också bildas tillfälliga dipol-dipol-bindningar mellan dessa molekyler. Dessa tillfälliga dipol-dipolbindningar kallas van der Waalsbindningar.

När kväve kyls till –210°C uppstår det van der Waals-bindningar mellan molekylerna.

van der Waalsbindningar är svaga bindningar

Eftersom van der Waalsbindningar endast är tillfälliga dipol-dipol-bindningar, så försvinner de lika fort som de bildas. Därför är van der Waalsbindningar svaga.

Vi kan också förstå det på det här sättet: Det krävs inte mycket energi för att bryta bindningarna mellan kvävemolekylerna i fast kväve - Fast kväve smälter vid –210 °C.

Även om van der Waalsbindningar är svaga, så kan de spela stor roll - om de är många ("Everything counts in large amounts"). Detta ser vi framför allt i långa kolväten och fetter (se nedan), där de gör att smältpunkterna blir relativt höga.

Det beror också på att van der Waals-bindningarna påverkar molekylerna runt omkring till att också bilda tillfälliga dipoler, och därigenom kraftigare van der Waals-bindningar.

En metanmolekyl

Det enklaste av alla kolväten: Metan

Vi tar en titt på periodiska systemet

Var finns kol? Vilket atomnummer? Vilken grupp? Hur många valenselektroner? Hur många kovalenta bindningar kan den alltså ha? Hur många e^– till för att oktettregeln skall vara uppfylld?

Var finns väte? Vilket atomnummer? Vilken grupp? Hur många valenselektroner? Hur många kovalenta bindningar kan den alltså ha? Hur många e^– till för att oktettregeln skall vara uppfylld?

Rita upp kolet med sina valenselektroner (.) och sedan vätet med sina (x) runt om.

Rita "normal" strukturformel för metan

Fråga eleverna: Vilken blir den kemiska formeln för metan?

• CH₄

Bygg en etanmolekyl, propan, butan

Gör tabell, fyll på allteftersom fler alkaner byggs

Nomenklatur

Allteftersom fler alkaner identifierades, fick man behov av att strukturera det hela lite:

• fem kolväten, pentan;
• sex, hexan;
• sju, heptan;
• åtta, oktan;
• nio, nonan;
• tio, dekan;
• elva, undekan;
• tolv, dodekan

Vi fyller på tabellen!

Varför stiger kokpunkten när kolkedjan blir längre?

Som du kan se i tabellerna ovan och i bilden till höger, stiger smältpunkten ju längre kolkedjan blir. Vad betyder det?

• Att det krävs mer energi för att sära på kolkedjorna i det fasta ämnet, så att de börjar komma loss från varandra, och bli flytande.

Vad betyder det att det krävs mer energi för att sära på kolkedjorna?

• Att bindningarna mellan dem är starkare.

Vad kan det finnas för bindningar mellan kolkedjorna?

• Den enda typ av bindning som kan uppstå mellan kolkedjorna är tillfälliga dipol-dipolbindningar – van der Waalsbindningar.
• Allra flest, och allra starkast, blir van der Waalsbindningarna mellan två molekyler som ligger jämsides.

Ju längre ogrenad kolkedja, desto högre smältpunkt

Ju längre kolkedja, desto fler van der Waals-bindningar kan uppstå.

Ju fler bindningar, desto högre smältpunkt!

n-oktan och 2,2,3,3-tetrametylbutan (C₈H₁₈)

Ju längre kolväten, desto högre kokpunkt.