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Wechselwirkungen
Wechselwirkungen: Siedetemperatur, Löslichkeit, Tenside — mit interaktiven Werkzeugen und Übungsaufgaben zu jedem Teilbereich.
Die zwischenmolekularen Kräfte
Innerhalb eines Moleküls halten Elektronenpaarbindungen die Atome zusammen. Zwischen den Molekülen wirken schwächere Kräfte — und genau die entscheiden darüber, ob ein Stoff bei Raumtemperatur ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff ist.
Drei Arten gibt es: London-Dispersionskräfte wirken zwischen allen Teilchen und werden mit der Molekülgröße stärker, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen Dipolmolekülen, und am stärksten sind Wasserstoffbrücken — sie treten auf, wenn ein Wasserstoff-Atom an Fluor, Sauerstoff oder Stickstoff gebunden ist.
3D Molekülviewer – Ladungscodierte Elektronendichteoberfläche
2D-Karten – Elektronendichte und elektrostatisches Potential
Mit den beiden 3D Viewern siehst du die Ladungsverteilung eines Moleküls farbig und erkennst, wo sich Teilchen anziehen.
13 Übungsaufgaben
Die drei Arten im Überblick
Wasserstoffbrücken
Im Vergleich zu den Bindungen
Siede- und Schmelztemperatur
Beim Sieden werden nicht die Bindungen im Molekül gelöst, sondern nur die Kräfte zwischen den Molekülen. Deshalb lässt sich die Siedetemperatur vorhersagen: Je stärker die zwischenmolekularen Kräfte, desto mehr Energie ist nötig — und desto höher liegt sie.
Besonders schön sieht man das an homologen Reihen: Von Methan bis Decan wächst die Kette, damit die Dispersionskräfte und damit die Siedetemperatur. Und vergleicht man Alkane mit Alkanolen gleicher Länge, zeigt sich der Sprung, den eine Wasserstoffbrücke ausmacht.
Temperaturverlaufskurve von Reinstoffen
Mit der Simulation nimmst du eine Temperaturverlaufskurve auf und siehst, wo die Energie hingeht.
8 Übungsaufgaben
Warum manche Stoffe später sieden
Homologe Reihen
Löslichkeit
Gelöst wird, was zum Lösemittel passt: Polares löst Polares, Unpolares löst Unpolares. Der Grund ist derselbe wie beim Sieden — beim Lösen müssen die Kräfte zwischen den Teilchen des Stoffs aufgebrochen und durch neue zum Lösemittel ersetzt werden. Lohnt sich das energetisch, löst sich der Stoff.
Bei Salzen konkurrieren Gitterenergie und Hydratationsenergie miteinander; deshalb löst sich nicht jedes Salz.
Lösen von Salz in Wasser
Lösevorgang auf Teilchenebene
Hydrophile und hydrophobe Bereiche erkennen
Mit den beiden Simulationen verfolgst du den Lösevorgang auf Teilchenebene, mit dem Tool erkennst du hydrophile und hydrophobe Bereiche in einem Molekül.
8 Übungsaufgaben
Hydrophil und hydrophob
Salze in Wasser
Tenside und Emulsionen
Manche Teilchen haben beides: einen hydrophilen Kopf und einen hydrophoben Schwanz. Solche amphiphilen Teilchen setzen sich an die Grenze zwischen Wasser und Fett und machen damit möglich, was sonst nicht geht — Fett in Wasser zu verteilen. Darauf beruhen Seifen, Waschmittel und jede Mayonnaise.
Flüssige Stoffgemische
Mit der Simulation untersuchst du flüssige Stoffgemische und ihr Verhalten.
6 Übungsaufgaben
Amphiphile Teilchen
Waschwirkung und Emulsionen
Der Sonderfall Wasser
Nach der Molekülgröße müsste Wasser bei etwa −80 °C sieden. Es siedet bei 100 °C, weil jedes Molekül bis zu vier Wasserstoffbrücken bilden kann. Aus derselben Ursache folgen die Dichteanomalie, die hohe Oberflächenspannung und die große Wärmekapazität — Eigenschaften, ohne die es auf der Erde kein Leben gäbe.
Moleküle und Ionen der anorganischen Chemie – Kugel-Stab, Stab- und Kalottenmodell
Mit dem 3D Viewer siehst du dir den Bau des Wasser-Moleküls räumlich an.