1. Vervollständigen Sie folgende Tabelle:

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1 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 1 von 8 ÜBUGE 1. Vervollständigen Sie folgende Tabelle: e e Ar Kr Xe Elektronenzahl Stärke der Van der Waals Kräfte nimmt in Pfeilrichtung zu Siede- und Schmelztemperatur nehmen in Pfeilrichtung zu 2. a) Zeichnen Sie die Lewis-ormeln für die alogene l l Br Br I I b) andelt es sich bei den alogenmolekülen um Dipolmoleküle? Begründen Sie ihre Antwort. ein. Die Bindung zwischen den Atomen ist unpolar, da E =0. c) Welche Zwischenmolekulare Kräfte sind zwischen den alogenmolekülen möglich? ur Van-der-Waals. d) 2 l 2 Br 2 I 2 Elektronenzahl Siedetemperatur a) Linear, Kein Dipolmolekül 2 δ + S Linear, 4 δ + δ + δ + Gewinkelt, Dipolmolekül Dipolmolekül Tetraedrisch, l 2 δ δ + δ + δ + 2 δ δ + l Trigonal planar, Tetraedrisch, Dipolmolekül Dipolmolekül δ + δ + Kein Dipolmolekül

2 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 2 von 8 b) 2 2 S 4 2 l 2 2 Elektronenzahl Stärke der van der Waals Kräfte S > Grösser als bei 4 weil 2 l 2 das grössere Molekül ist. Polarität (stärke des Moleküldipolmomentes) Sind -Brücken möglich? inweis benutzen Sie folgende Einstufung: 0, +, ++, c) > 2 l 2 > 2 > 2 S > 4 > 2. Siedepunkt nimmt ab In sind alle drei ZMK-Typen wirksam, man kann daher vermuten, dass im Stoff die Moleküle sich gegenseitig am stärksten anziehen. Zwischen den 2 l 2 -Molekülen wirken die Van-der-Waals Kräfte und die Dipol-Dipol- Wechselwirkung. Da am -Atom zwei stark elektronegative l-atome gebunden sind, kann man erwarten, dass das Dipolmoment am grössten ist. Die Entscheidung zwischen 2 und 2 S kann aufgrund der grösseren Polarität des 2 - Moleküls bei vergleichbarer Grösse der Van-der-Waals Kräfte getroffen werden l S 4 2 Siedepunkt a &b) -Brückenakzeptor -Brückenakzeptor -Brückenakzeptor -Brückendonator -Brückenakzeptor -Brückendonator -Brückenakzeptor -Brückenakzeptor l l -Brückendonator

3 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 3 von 8 c) -Brückenakzeptor - Brückendonator X X X X X X X X X X X X X X X

4 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 4 von 8

5 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 5 von 8 5. Geben Sie, für die unten angegebenen Verbindungen, jeweils die ZMKs an die zwischen den einzelnen Molekülen bzw. Teilchen wirken. Gehen Sie dabei wie folgt vor: a) Entscheiden Sie, um welchen Verbindungstyp es sich jeweils handelt. b) Zeichnen Sie für die Molekülverbindungen die Lewis-ormeln und beurteilen Sie anhand der räumlichen Struktur, welche ZMK zwischen den Teilchen prinzipiell wirksam sein können. 2, 4, Mgl 2, 3 3, 3, 2, Br, Al 2 3, 3, Sil 4, P 3 Lewis-ormel Verbindungstyp ZMK (Kräfte, die zwischen den Molekülen bzw. Teilchen wirksam sind) Mg 2+ & l - Polare Molekülverbindung, Dipolmolekül Molekülverbindung. Kein Dipolmolekül (schwach polarisierte Bindungen da E klein, die Bindungsdipolmomente heben sich auf). Ionenverbindung. Aufgebaut aus dem Kation Mg 2+ und dem Anion l -. Molekülverbindung. Kein Dipolmolekül (schwach polarisierte Bindungen da E klein, die Bindungsdipolmomente heben sich auf). Polare Molekülverbindung. Dipolmolekül (Siehe auch Aufgabe 3c) Achtung! icht polare Molekülverbindung. Molekül ist linear & symmetrisch daher heben sich die Bindungsdipole auf! Br Polare Molekülverbindung. Dipolmolekül Al 3+ & 2 - l l Si l l Ionenverbindung. Aufgebaut aus dem Kation Al 3+ und dem Anion 2-. Polare Molekülverbindung. Dipolmolekül icht polare Molekülverbindung. Kein Dipolmolekül. Molekül ist symmetrisch daher heben sich die Bindungsdipole auf! Dipol-Dipol WW & Wasserstoffbrücken Van der Waals ur Van der Waals-Kräfte Ion-Ion WW. Ionische Bindung! ur Van der Waals-Kräfte Dipol-Dipol WW & Wasserstoffbrücken Van der Waals ur Van der Waals-Kräfte Dipol-Dipol WW & Van der Waals Ion-Ion WW. Ionische Bindung! Dipol-Dipol WW & Wasserstoffbrücken Van der Waals ur Van der Waals-Kräfte P ichtpolare Molekülverbindung E ~0 und Bindungsdipole ~0 WW = Wechselwirkung. E= Elektronegativitätsdifferenz ur Van der Waals-Kräfte

6 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 6 von 8 6. a) Vervollständigen Sie folgende Tabelle. Verbindung S Si 4 2 Se Ge 4 2 Te Sn 4 Gesamt e Zahl b) Übertragen Sie die Tabelle in das folgende Koordinatensystem. c) Die Siedetemperatur steigt in sehr guter äherung proportional zu der Gesamtelektronenzahl an. Das lässt sich mit zunehmend stärker werdenden van der Waals- Kräfte erklären. Beachten Sie, dass in dieser Reihe alle Moleküle symmetrisch sind und sich daher, die ohnehin schwachen Bindungsdipole aufheben!

7 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 7 von 8 d) Legt man zwischen den Siedetemperaturen der Verbindungen 2 S, 2 Se und 2 Te eine optimale Gerade durch, so ergibt die Extrapolation eine Siedetemperatur von für 2. e) Zwischen den 2 -Molekülen sind somit zusätzlich zu den schwachen van der Waals- Kräften (geringste Gesamtelektronenzahl) die stärkeren Dipol-Dipol-Kräfte (polarste Bindung) und die starken Wasserstoffbrückenbindungen wirksam. Aus diesem Grund muss man mehr Energie aufbringen, wenn man 2 -Moleküle aus ihrem Verband (in der lüssigkeit) in die Gasphase (praktisch isolierte Moleküle) überführt. 7. b) Damit sich Kochsalz (al) in eine lüssigkeit löst, müssen die Kräfte die zwischen den Ionen im Salzkristall wirken (ionische Bindung) überwunden werden. Zusätzlich müssen die Ionen in der Lösung, durch die WW mit den Lösungsmittelmolekülen, stabilisiert werden. Diese Voraussetzungen kann nur das Wasser erfüllen, weil die 2 -Molküle mit den Ionen starke WW s (Ion-Dipol-WW) eingehen können. Benzin hingegen vermag al (Salze im Allgemeinen) nicht zu lösen, da die Benzinmoleküle nur die schwachen van der Waals-WW ausüben können. c) Alle angegebenen Alkohole bestehen aus einem polaren Molekülteil (--, grosse E) und einem eher nicht polaren Teil (--, kleine E). Das Wasser kann nun mit dem polaren Teil des Moleküls über die starken Dipol-Dipol-WW und den starken Wasserstoffbrückenbindungen wechselwirken. Mit dem nichtpolaren Teil des Moleküls kann das Wassermolekül nur über die schwachen van der Waals-Kräfte Wechselwirken. Je kleiner also der nicht polare Molekülteil ist, desto stärker überwiegen in der Wechselwirkung mit den Wassermolekülen die Dipol-Dipol-Kräfte und die Wasserstoffbrückenbindungen. Die Mischbarkeit sollte also mit kleiner werdendem nichtpolarem Molekülteil zunehmen. Diese Erwartung wird durch die Beobachtung bestätigt. So sind 3, 2 5 und 3 7 in Wasser mischbar während 4 9 und die höheren Alkohole ( 5 11 etc.) in Wasser

8 Die Zwischenmolekularen Kräfte LÖSUG Seite 8 von 8 nicht mischbar sind. ingegen steigt die Mischbarkeit in exan mit grösser werdendem nicht polaren Molekülteil an, da die van der Waals-Kräfte ebenfalls ansteigen. 8. Wirken zwischen den Molekülen A und B ähnliche oder gar stärkere zwischenmolekulare Kräfte, wie zwischen den Molekülen der Sorte A bzw. zwischen Molekülen der Sorte B, dann ist zu erwarten, dass sich A in B mischen bzw. lösen wird. Polare Substanzen werden sich also in polaren Substanzen und nicht polare Stoffe in nicht polare Stoffe lösen.