Hopp til innhold
SubjectMaterialFagstoff

Fagartikkel

Fysiske egenskaper bestemmes av formen på molekylene

Fysiske egenskaper som løseligehet og kokepunkt bestemmes av krefter som virker mellom molekylene i et stoff. Hvor sterke disse kreftene er, bestemmes av atomene i stoffet og hvordan de er bundet til hverandre.

FooterHeaderIconFooter iconLK20
Målebeger med rød væske som koker over gassflamme. Foto.

Krefter mellom molekyler

Kreftene som virker mellom molekyler, er mye svakere enn kreftene som virker mellom atomer, for eksempel kovalente bindinger.

Det er vanlig å dele kreftene mellom molekyler inn i tre typer:

  • krefter mellom upolare molekyler
  • krefter mellom polare molekyler
  • hydrogenbindinger
Kart med oversikt over ulike typer kjemiske bindinger. Illustrasjon.

Krefter mellom upolare molekyler

Elektroner beveger seg hele tiden. Et elektronpar som deles likt mellom to hydrogenatomer i H–H, kan derfor i et lite øyeblikk være nærmere det ene H-atomet enn det andre.

Da oppstår det en ladningsforskjell, og molekylet får en negativ pol og en positiv pol. I neste øyeblikk blir elektronparet trukket motsatt vei, og ladningen i molekylet blir motsatt av det den var. Slik fortsetter det, og hvilken pol som er negativ og positiv, skifter hele tiden. Slike molekyler kaller vi midlertidige dipoler.

Denne midlertidige ladningsforskjellen gjør at upolare molekyler også kan holde sammen til en viss grad. De tiltrekkende kreftene som oppstår, er derimot svake, og det skal lite til for å «rive» molekylene fra hverandre.

Jo større masse, jo sterkere krefter

Krefter mellom midlertidige dipoler er svake, og molekylene må være veldig nær hverandre for å bli påvirket av dem. Kreftene er sterkere jo større masse atomene har.

Tabellen under viser halogenene sortert etter masse:

masse, u

smeltepunkt, °C

kokepunkt, °C

fluormolekyl

38

–220

–188

klormolekyl

71

–101

35

brommolekyl

160

7

59

jodmolekyl

254

114

184

Fluor har lavt smelte- og kokepunkt, det vil si at det skal relativt lite energi til for å skille fluormolekyler fra hverandre.

Jod har høyt smelte- og kokepunkt. Det må derfor mye energi til for å få jod til å smelte eller koke, fordi det er nokså sterke krefter som virker mellom jodmolekylene.

Dette stemmer godt med at kreftene som virker mellom molekyler, er sterkere for atomer med stor masse enn for atomer med liten masse.

Hvorfor er det sterkere tiltrekningskrefter mellom store atomer enn mellom små atomer?

I store atomer er ytterelektronene langt unna kjernen. Elektronene holdes derfor ikke så lett igjen av kreftene som virker fra den positivt ladede kjernen. Derfor kan de lettere flytte litt på seg og derme bidra til å lage midlertidige dipoler.

Jo større kontaktflate, jo sterkere krefter

Nærbilde av borrelås. Foto.

Kroker og løkker i en borrelås.

Har du prøvd å åpne en stor borrelås? Da må du bruke ganske mye krefter! Det er mye lettere å åpne en borrelås med liten overflate. Der er det færre kroker som kan hekte seg inn i løkkene på motstykket.

Vi skal se at tilsvarende prinsipp gjelder for molekyler.

Stoffene under er alle bygd opp av 5 karbonatomer og 12 hydrogenatomer. De har altså lik masse. Til tross for dette har de ulike kokepunkter.

Når et stoff er i væskeform, er det krefter mellom molekylene som gjør at molekylene holder seg nokså samlet. Hvis vi øker temperaturen i væska, vil energien som tilføres, være stor nok til å dra molekylene fra hverandre.

Hvis kokepunktet til et stoff er lavt, er det et tegn på at kreftene mellom molekylene ikke er særlig sterke. Neopentan har det laveste kokepunktet av disse stoffene. Det betyr at kreftene som holder neopentanmolekylene sammen, er svakere enn kreftene som holder isopentanmolekylene sammen.

Forklaringen finner vi i overflata til stoffene. Neopentan er kuleformet og har derfor liten kontaktflate ut mot andre neopentanmolekyler. N-pentan er mer langstrakt. Det gir stor kontaktflate ut mot andre n-pentanmolekyler og større område der bindinger kan dannes.

Kreftene som virker mellom molekyler som er upolare, øker med

  • massen til molekylene
  • størrelsen på kontaktflata mellom molekylene

Krefter mellom polare molekyler

I et polart molekyl vil en del av molekylet ha en liten, positiv ladning, samtidig som en annen del har en liten, negativ ladning. Vi sier at molekylet er en dipol. HCl er et eksempel på et molekyl som er en (permanent) dipol.

Polare molekyler holdes sammen på grunn av tiltrekkende krefter mellom motsatte ladninger i molekyler som er i nærheten av hverandre.

Molekylmodeller som viser tiltrekkende krefter mellom molekyler som er dipoler. Illustrasjon.

Krefter som virker mellom permanente dipoler, for eksempel HCl-molekyler. Den negative delen i et molekyl tiltrekkes av den positive delen i et annet molekyl.

Disse kreftene er relativt mye sterkere enn kreftene mellom midlertidige dipoler. I tabellen under ser vi at kokepunktet til fluor er mye lavere enn kokepunktet til saltsyre. Det er altså lettere å få fluor til å koke enn å få saltsyre til å koke.

Forklaringen ligger i bindingene mellom molekylene: Fluormolekyler er midlertidige dipoler. Kreftene som virker mellom midlertidige dipoler, er mye svakere enn kreftene som virker mellom de permanente dipolene i HCl-molekyler.

HCl

F2

molekylvekt

36,5 u

38 u

kokepunkt

–85 °C

–188 °C

molekylet er en

permanent dipol

midlertidig dipol

Sist oppdatert 31.08.2019
Skrevet av Thomas Bedin

Læringsressurser

Bindinger mellom molekyler