Intermolekylära krafter

Medicinsk Teknik KTHBiologisk kemi

Vt 2011Märit Karls

Intramolekylära attraktioner

• Atomer hålls ihop av elektrostatiska krafter mellan ……protoner och …….elektroner

• Joner hålls ihop av elektrostatiska krafter mellan ……..joner och ……..joner

• En molekyl hålls ihop av …………………

• men finns det krafter mellan molekyler?

Vad händer när is smälter och när vatten kokar?

Fig. 1.3

Titta på när vatten kokar!

AggregationsformerFast fas (s) Vätskefas (l) Gasfas (g)

Fig. 8.1

Om det inte fanns krafter mellan molekylerna skulle allt vara gasfas

Intramolekylära Intermolekylära bindningar krafter

http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/blb/chapter11/medialib/blb1102.html

Krafter somhåller ihopatomer inom molekyler dvs bindningar

Attraktion mellan molekyler, avgör om ämnet är fast, flytande eller gasformigt

Skilj på kemisk reaktion/fysikalisk process

• Kemisk reaktion: elektroner flyttas, bindningar mellan atomer (intramolekylära bindningar) bryts, nya bindningar bildas

• Fysikalisk process (kokning, upplösning i vatten): Attraktioner mellan molekyler (intermolekylära krafter) bryts

• Viktigt att veta vad som är intramolekylära bindningar resp intermolekylära attraktioner

Fysikalisk egenskap: smp, kp

OBS! Det sker ingen kemisk reaktion när vatten kokar.För att sönderdela vatten kemiskt (bryta bindningar mellan väte och syreatomer krävs över 500 C

Bindningar mellan molekyler bryts

Fig. 8.24

Copyright © 2010 Pearson Education, Inc. Chapter Eight 9

Fig. 8.2

Intermolekylära krafter

• Attraktioner mellan molekyler • Beror på bindningar inom molekyler• Mycket svagare än intermolekylära bindningar• Förklarar fysikaliska egenskaper• Påverkar strukturen av proteiner, DNA, mm

• Hur bildas intermolekylära krafter??????

Polära kovalenta bindningarelektronerna delas inte rättvist

• Om atomerna har olika förmåga att attrahera elektronerna i den kovalenta bindningen, bildas en delvis positiv pol och en delvis negativ pol

• Molekylen kan bli en dipol

H F

Polär kovalent bindning

δ+

δ -

Varför fördelas elektronerna ojämnt?

Jämför olika bindningar

http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/153Acompare.html

Hur kan man avgöraom bindningen är polär eller opolär?

Elektronegativitetförmåga att attrahera det gemensamma elektronparet i en

kovalent bindning

Hur förändras elektronegativitet inom en period?Hur förändras elektronegativitet inom en grupp?

H C N O

Polär eller opolär bindning?

• Om skillnad i elektronegativitet mellan atomerna är

– ›1,9 övervägande jonbindning– 0,5-1,9 polär kovalent bindning– 0-0,5 övervägande opolär kovalent

bindning

Polära molekyler- dipoler

• CH4 icke dipol• CCl4 icke dipol!!?

• CH3Cl dipol• CH2Cl2dipol• CHCl3 dipol

• H2O dipolTack och lov!!!

• Varför??????Tips! Titta på kolatomens bindningar fig. 5.6 s.124 och 125!

• Worked ex. 5.9 s. 126!Se bild Elektronmoln bildar tetraedrar

Fundera på: NH3? CO2?

Dipol-dipol bindning

• Elektrostatisk attraktion mellan polära molekyler (dipoler) Se fig. 8.14

• Viktigt exempel på dipol-dipolbindning är hydratisering av polära molekyler (upplösning i vatten)

Titta på animering!http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/chang_7e_esp/Mol_View_Sol_Formation.swfTitta på animering!http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/chang_7e_esp/Mol_View_Sol_Formation.swfTitta på animering!http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/chang_7e_esp/Mol_View_Sol_Formation.swf

Vätebindningar

I molekyler med kovalent bindning mellan väteatom H och fluoratom, syreatom Eller kväveatom bildas en starkt polär, kovalent bindning. Väteatomen blir elektronfattig, kan attraheras av ett fritt elektronpar på atom i en ANNAN molekyl

Vätebindning

• OBS! Vätebindning är en bindning mellan molekylerHolum Fig. 6.9 s.168

Titta på:http://programs.northlandcollege.edu/biology/Biology1111/animations/hydrogenbonds.html

Vattenmolekylkan både doneraoch accepteravätebindningarMarkera i fig.

Vattnets egenskaper

• Max densitet vid + 4 ºC– Is flyter på vatten

• Hög kokpunkt– Vätska vid rumstemperatur

• Hög ytspänning– Regndroppar

• Hög värmekapacitet– Utjämnar värme

• Lösningsmedel för joner och polära molekyler

Tack och lov för vätebindningar!

Löslighet• Den maximala mängd av ett ämne som kan lösas i ett

givet lösningsmedel• Byter ut intermolekylära bindningar i ämnet

resp i lösningsmedlet mot nya bindningar mellan ämnet och lösningsmedlet

• Beror på de intermolekylära krafterna i ämnet • Titta på bilderna

– Dipol-dipol bindning– Jon-dipolbindning

• ”Lika löser lika”• Hydrofil =• Hydrofob =

Dessa krafter skall bytas ut

EX. Na+ och Cl-- joner Vattenmolekyler

Det kostar energi att bryta bindningarna i bägge fallen

Nya krafter mellan löst ämne-lösningsmedel

Nya bindningar bildas, får tillbaka energi, bör vara ungefär lika

Jon-dipolbindning

• Exempel – upplösning av ett salt i

vatten, se fig. 9.2 McMurry

• Annat exempel– I Hb binder fyra Fe2+ joner

varsin syrgasmolekyl. Syremolekylen blir en inducerad dipol

Fig 7.2 s. 181 Titta på animering!:http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/animations/chang_7e_esp/Mol_View_Sol_Formation.swf

Hydrofob interaktion

Borde kallas hydrofob uteslutning

Men finns det krafter mellan opolära molekyler??

• Ja,• Kvävgas består av N2-molekyler

• Vid låg temperatur bildas flytande kväve• Tyder på att det finns krafter mellan kväve-

molekylerHur kan det finnas krafter mellan opolära molekyler???

London dispersionskrafterFig. 8.15

Varför bildas dessa krafter? Titta på länken!

Polarisering av elektronmoln (elektroner förskjuts till ena sidan) ger en tillfällig (temporär) dipolAttraktion mellan tillfälliga dipoler kallasLondon dispersion forces (van der Waalskrafter)

Ju större elektronmoln desto lättare bildas dipol

Inducerade dipoler

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/vdw.html

Varför har Neon lägre kp än Xenon?

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/vdw.html

För att neon har lägre massa? Inte fel, men ingen bra förklaring. Förklara varför det blir svagare elektrostatisk attraktion mellan neon-molekyler!

Jmf joner/ kovalenta föreningar

• Jonföreningar– salter

• Jonerna hålls ihop av stark elektrostatisk attraktion

• Existerar som ett tredimensionellt nätverk av joner

• Hög smp och kp• Fasta vid rumstemp.

• Kovalenta föreningar– molekyler

• Molekylerna hålls ihop av relativt svaga krafter

• Relativt låg smp och kp• Finns både som fast fas,

vätska och gas

Se bild 12 ”jmf joner och molekyler”

Intramolekylära krafter Sammanfattning

• Bindningar mellan atomer i joner/molekyler• Starka bindningar:

– Jonbindning 500-4 000 kJ/mol– Kovalent bindning 150-1 000 kJ/mol

• Ex. för att sönderdela vatten (bryta bindningar mellan syre och väte atomerna) krävs 1000 º C

• Bryts/bildas vid kemiska reaktioner Förklarar kemiska egenskaper– Vilka ämnen som reagerar med varandra

Intermolekylära krafter

• Attraktioner mellan molekyler och joner

• Beror på bindningar inom molekylen

• Svagare än intramolekylära krafter

• 1-30 kJ/mol

• Påverkar strukturen av proteiner, DNA mm

• Förklarar fysikaliska egenskaper– Löslighet– Smältpunkt– Kokpunkt

Vanlig tentafråga: jmf olika organiska föreningar,

förklara skillnader i löslighet eller kokpunkt

När har intermolekylära krafter betydelse?

• Löslighet• Smältpunkt, kokpunkt• Sekundärstruktur hos proteiner• Tertiärstruktur hos proteiner• Attraktion mellan enzym och substrat• Attraktion mellan strängarna i DNA

Enzym + substrat

Hb får sin form tack vare intermolekylära attraktioner.

Carboxypeptidase A katalyserar hydrolys av C-terminal peptid

OBS! Zn2+

Vad händer vid pH-förändring?