1.4 Van-der-Waals-Kräfte 15 Momentane Dipole Das Orbitalmodell hilft beim Verständnis der Van-der-Waals-Kräfte. Als einfaches Beispiel betrachten wir das leichteste und „am einfachsten gebaute“ Edelgas-Atom, das Helium-Atom. Die Aufenthaltsorte der beiden Elektronen wechseln ständig, weisen aber im zeitlichen Mittel eine vollkommen symmetrische Verteilung auf. Das Orbital hat dort, wo die beiden Elektronen für einen Augenblick mit größerer Wahrscheinlichkeit zu finden sind, eine höhere Elektronendichte: Es entsteht kurzfristig ein momentaner Dipol (B5). Dieser beeinflusst nun ein zweites, benachbartes Helium-Atom dahingehend, dass er dessen Elektronen zu sich heranzieht. Diesen Vorgang nennt man Polarisierung. Nun liegen, für einen Augenblick, zwei Dipole vor, die sich wiederum anziehen (B5): Die Van-der-Waals-Kräfte sind letztlich auf Wechselwirkungen zwischen momentanen Dipolen zurückzuführen. Die Teilladungen der momentanen Dipole sind so klein, dass die Anziehungskräfte nur sehr schwach sind und nur über kurze Entfernungen wirken. Auch die sich ständig ändernde Elektronendichte trägt zu der geringen Stärke dieser Wechselwirkungen bei. Stärke der Van-der-Waals-Kräfte Die Aggregatzustände, die Schmelzund die Siedetemperaturen der vier Halogene (B2) deuten daraufhin, dass die Stärke der Van-der-Waals-Kräf te zwischen den einzelnen Molekülen eines Halogens in der Reihenfolge Fluor, Chlor, Brom und Iod zunimmt. Die Ladungsverschiebungen, die den Van-der-Waals-Kräften zugrunde liegen, sind umso leichter möglich, je größer die Oberflächen der Edelgas-Atome bzw. Moleküle (wie denen der Halogene) sind. Die äußeren Elektronen unterliegen dann nicht mehr so stark den Anziehungskräften der positiv geladenen Atomkerne. Deshalb sind die Van-der-Waals-Kräfte bei den großen Edelgas-Atomen Krypton und Xenon auch wirksamer als die zwischen den Heliumund den Neon-Atomen. Die Van-der-Waals-Kräfte in einer Stoffportion sind umso größer, je größer die Oberflächen der Teilchen sind. B5 Anziehung zwischen momentanen Helium-Dipolen Schlüsselbegriffe Van-der-Waals-Kräfte, momen taner Dipol momentaner Dipol momentaner Dipol N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e n tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s