Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03176.jsonl.gz/2886

Dipole
die Noten verbessern
In wenigen Schritten dieses Video freischalten & von allen sofatutor-Inhalten profitieren:
Dann nutze doch Erklärvideos & übe mit Lernspielen für die Schule.Kostenlos testen
in nur 12 Minuten? Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
-
5 Minuten verstehen
Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.92%der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
-
5 Minuten üben
Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.93%der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert.
-
2 Minuten Fragen stellen
Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.94%der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Grundlagen zum Thema Dipole
Dipole in der Chemie
Viele Eigenschaften von Stoffen wie der Siedepunkt oder allgemein die chemische Reaktivität hängen damit zusammen, ob die Moleküle, aus denen der Stoff besteht, elektrische Dipole sind. Daher ist es wichtig, gut zu verstehen, was ein Dipol ist.
Was ist ein Dipol? – Definition
Die Bezeichnung Dipol steht allgemein für eine Anordnung mit zwei (= Vorsilbe di-) entgegengesetzten Polen. In der Chemie beschränken wir uns auf elektrische Dipole mit einem positiv geladenen und einem negativ geladenen Pol. Ein nach außen neutrales, also ungeladenes Molekül ist dann ein elektrischer Dipol, wenn die Verteilung der Elektronen auf den Bindungen zwischen den Atomen asymmetrisch, also ungleichmäßig ist. Dann kann sich ein positiver und ein negativer Pol ausbilden und entlang der Atombindung entsteht zwischen den Atomen ein gerichtetes Dipolmoment $\vec{p}$. Da es eine Richtung hat, wird das Symbol $\vec{p}$ als Vektor geschrieben.
Ein Dipol ist eine Anordnung mit zwei Polen, zum Beispiel zwei entgegengesetzten elektrischen Ladungen. In einem Molekül kann sich ein Dipol ausbilden, wenn die Elektronen entlang einer Atombindung asymmetrisch verteilt sind. Aufgrund der ungleichmäßigen Ladungsverteilung entsteht ein gerichtetes Dipolmoment $\vec{p}$.
Wann entsteht ein Dipol?
Die erste Voraussetzung dafür, dass sich zwischen Atomen in einer Atombindung ein Dipolmoment $\vec{p}$ ausbildet, ist ein Unterschied in der Elektronegativität, kurz $EN$. Die Elektronegativität beschreibt die Fähigkeit eines Elements, Bindungselektronen (also die Elektronen gemeinsamer, bindender Elektronenpaare) an sich zu ziehen. Da Atome des gleichen Elements die gleiche Elektronegativität haben, besteht nur zwischen Atomen unterschiedlicher Elemente eine Elektronegativitätsdifferenz. Diese muss groß genug sein, um eine polare Atombindung auszubilden.
Eine hohe Elektronegativität haben die Elemente Fluor
Ein Dipol entsteht entlang der Atombindung zwischen einem Element hoher Elektronegativität und einem Element geringer Elektronegativität. Das Atom des Elements mit der höheren Elektronegativität zieht die Bindungselektronen stärker an sich, dadurch entsteht eine ungleichmäßige Ladungsverteilung – die Bindung ist polar. Meist handelt es sich bei beiden Bindungspartnern um Nichtmetalle, da diese vorzugsweise Atombindungen, also kovalente Bindungen, bilden. Allerdings weist nur eine polare, kovalente Bindung ein ausreichend starkes Dipolmoment auf, um einen Dipol bilden zu können.
Die zweite Voraussetzung liegt in der Symmetrie des Moleküls. Ein Molekül ist dann ein Dipol, wenn die Symmetrie der Molekülstruktur die Dipolmomente entlang von Bindungen nicht insgesamt wieder aufhebt, also die gerichteten Dipolmomente einzelner, gleichwertiger Bindungen nicht genau entgegengesetzt zueinander verlaufen. Du findest weiter unten mit dem Molekül Kohlenstoffdioxid ein Beispiel dafür.
Darstellung eines Dipolmoleküls
Um in der Chemie Unterschiede in der Elektronegativität deutlich zu machen, schreibt man die Partialladungen $\delta^+$ und $\delta^-$ an die Atome. Atome mit hoher Elektronegativität bekommen eine negative Partialladung $\color{blue} \delta^-$, da sie die Elektronen der Bindung zu sich ziehen. Atome mit geringer Elektronegativität bekommen eine positive Partialladung $\color{red} \delta^+$, da auf ihrer Seite der Bindung eine geringere Elektronendichte herrscht.
Beispiel Chlorwasserstoff
In dem Molekül Chlorwasserstoff mit der Summenformel $\ce{HCl}$ hat Chlor eine deutlich höhere Elektronegativität als Wasserstoff. Daher bildet sich zwischen beiden Atomen ein Dipolmoment $\vec{p}$ aus:
${}^{\color{red}\delta^+} \ce{H}~ \xrightarrow{\vec{p}} ~\ce{Cl}~{}^{\color{blue}\delta^-}$
In der Chemie symbolisiert manchmal auch ein Dreieck anstatt eines Bindungsstriches die asymmetrische Verteilung der Ladungsträgerdichte:
${}^{\color{red}\delta^+} \ce{H} \blacktriangleleft \ce{Cl}~{}^{\color{blue}\delta^-}$
Das Molekül Chlorwasserstoff ist ein Dipolmolekül. Es gibt eine polare Atombindung und damit ein Dipolmoment. Als Ganzes gesehen ist Chlorwasserstoff ein polarer Stoff und Chlorwasserstoffmoleküle sind Dipole.
Beispiel Wasserstoff
Wasserstoff
Das Molekül Wasserstoff ist unpolar und somit kein Dipol.
Beispiel Kohlenstoffdioxid
Die zweite Voraussetzung dafür, dass ein Molekül ein Dipol ist, liegt in der geeigneten Molekülsymmetrie. Kohlenstoffdioxid
${}^{\color{blue}\delta^-}{\underline{\overline{\ce{O}}}}~=~{\ce{C}}~{}^{\color{red}\delta^{+}}=~{\underline{\overline{\ce{O}}}}~{}^{\color{blue}\delta^-}$
${}^{\color{blue}\delta^-}{\underline{\overline{\ce{O}}}}~ \xrightarrow{\vec{p_1}} ~\ce{C}~{}^{\color{red}\delta^{+}} \xleftarrow{\vec{p_2}} ~{\underline{\overline{\ce{O}}}}~{}^{\color{blue}\delta^-}$
$\vec{p_1} + \vec{p_2} = 0$
Daher ist das Molekül Kohlenstoffdioxid insgesamt unpolar und somit kein Dipol.
Beispiel Wasser
Bei Wasser $\left( \ce{H2O} \right)$ zeigt die Strukturformel ein gewinkeltes Molekül:
Im Wassermolekül hat der Sauerstoff eine viel höhere Elektronegativität als die beiden Wasserstoffatome. Somit werden die Bindungselektronen näher zum Sauerstoff hingezogen. Hier gibt es eine negative Partialladung und an den Wasserstoffatomen je eine positive Partialladung. Entlang der beiden
Daher ist das Wassermolekül polar und ein Dipol.
Wie man sieht, hängt das Vorhandensein eines Gesamtdipolmomentes nicht nur von der Elektronegativität der beteiligten Atome ab, sondern auch von der Molekülstruktur. So können die Moleküle eines Stoffes wie $\ce{CO2}$ zwar polare Atombindungen enthalten, die Moleküle insgesamt allerdings unpolar und damit keine Dipole sein.
Dipole – ein Experiment
Mit einem kleinen Experiment kannst du zu Hause ganz einfach eine Eigenschaft des Wassers untersuchen, die daraus folgt, dass Wassermoleküle Dipole sind: Reibe einen Kamm aus Kunststoff (oder einen Luftballon) an einem Tuch, lade ihn auf diese Weise elektrostatisch auf und halte ihn dann in die Nähe eines dünnen Wasserstrahls. Du wirst sehen, dass der Wasserstrahl zum Kamm hin abgelenkt wird, sich also verbiegt! Der Grund dafür liegt darin, dass sich die Wassermoleküle als Dipole mit den Seiten der positiven Partialladungen hin zum negativ aufgeladenen Kamm ausrichten und dann von diesem angezogen werden.
Zusammenfassung der Dipole
- Ein Dipol ist eine Anordnung mit zwei Polen. In der Chemie sind damit in der Regel die elektrischen Pole eines Dipolmoleküls gemeint.
- Damit ein Molekül ein Dipol sein kann, muss es mindestens eine polare Atombindung im Molekül geben. Durch die asymmetrische Ladungsverteilung entlang der polaren Atombindung bildet sich ein Dipolmoment.
- Da Dipolmomente gerichtet sind, können sich gleich starke Dipolmomente entlang entgegengesetzt verlaufender Bindungen gegenseitig aufheben. Ist dies in einem Molekül der Fall, wie bei $\ce{CO2}$, ist das Molekül kein Dipol.
- Die Dipolmomente mehrerer polarer Atombindungen in einem Molekül können sich auch zu einem Gesamtdipolmoment aufaddieren. Das ist im Wassermolekül $\left( \ce{H2O} \right)$ der Fall, das einen besonders starken Dipol darstellt.
- Um zu entscheiden, ob die Moleküle eines Stoffes Dipole sind, muss demnach sowohl die Elektronegativitätsdifferenz der Bindungspartner als auch die Molekülstruktur berücksichtigt werden.
Du findest hier auch Übungen und Arbeitsblätter. Beginne mit den Übungen, um gleich dein neues Wissen über Dipole zu testen.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Dipol
Ein elektrischer Dipol entsteht, wenn es zwei entgegengesetzte Pole gibt, also einen Minus- und einen Pluspol. In einem Molekül sind das die Partialladungen, die sich an den Bindungspartnern einer polaren Atombindung ausbilden. Ein Molekül als Ganzes ist dann ein Dipol, wenn die Partialladungen im Molekül auch insgesamt betrachtet eine ungleichmäßige Ladungsverteilung ergeben.
Ein Dipol entsteht in einem Molekül, wenn die Bindungspartner unterschiedliche Elektronegativitäten aufweisen und damit die gemeinsam geteilten Bindungselektronen unterschiedlich stark an sich ziehen. Das führt zu polaren Bindungen im Molekül, die insgesamt betrachtet einen Dipol ergeben können, wenn sich die Dipolmomente der Bindungen nicht gegenseitig aufheben.
Ein Molekül ist dann ein Dipol, wenn es im Molekül mindestens eine polare Atombindung gibt. Gibt es mehrere solche Bindungen, dürfen sich die Dipolmomente der einzelnen Bindungen nicht gegenseitig aufheben, sonst ist das Molekül insgesamt gesehen kein Dipol. Dieser Fall tritt in der Regel dann ein, wenn sich zwei polare Atombindungen genau gegenüberliegen, aber entgegengesetzt gerichtet sind, beispielsweise die beiden $\ce{CO}$-Doppelbindungen im $\ce{CO2}$-Molekül.
Die Bezeichnung Dipol setzt sich aus zwei griechischen Silben zusammen: di bedeutet zwei und pólos bedeutet Achse. Ein Dipol ist also eine Anordnung von zwei Achsen, wobei mit Achsen in der Regel gegensätzliche Eigenschaften wie beispielsweise entgegengesetzte elektrische Ladungen gemeint sind.
Mit Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind im Wesentlichen anziehende und abstoßende Kräfte gemeint, die zwischen elektrischen Dipolen herrschen. Da Dipolmoleküle sowohl negative als auch positive Partialladungen aufweisen, können sich diese Ladungen auch zwischen verschiedenen Molekülen anziehen bzw. abstoßen, wenn jeweils entgegengesetzte bzw. gleichartige Ladungen der Moleküle nahe beieinander liegen.
Zwischen elektrischen Ladungen herrscht stets die Coulombkraft. Diese bewirkt, dass entgegengesetzte Ladungen sich anziehen und gleichartige Ladungen sich abstoßen. Die Coulombkraft, also die elektrostatische Anziehung oder Abstoßung, wird umso größer, je näher sich zwei Ladungen kommen. Wenn zwei Dipole bzw. zwei Dipolmoleküle sich nahe kommen, gibt es sowohl anziehende als auch abstoßende Kräfte zwischen den Dipolen, da jedes Dipolmolekül zwei entgegengesetzte Ladungen trägt. Das sind die Dipol-Dipol-Kräfte, die auch Dipol-Dipol-Wechselwirkungen genannt werden.
Ein Dipol wird manchmal auch permanenter Dipol genannt, um ihn vom temporären Dipol abzugrenzen. Ein permanenter Dipol ist in der Chemie ein Dipolmolekül, dessen asymmetrische Ladungsverteilung, die den Dipol ausmacht, solange besteht, wie das Molekül besteht – also zeitlich permanent (immerwährend, bleibend) ist. Eine in der Chemie wichtige Wechselwirkung zwischen starken permanenten Dipolen stellen die Wasserstoffbrückenbindungen dar.
Ein temporärer Dipol bildet sich, wenn in einem Molekül, das eigentlich kein Dipol ist, von außen ein Dipolmoment induziert wird. Das geschieht, wenn einzelne Elektronen des Moleküls von einer außerhalb des Moleküls vorhandenen elektrischen Ladung angezogen oder abgestoßen werden. So entsteht eine asymmetrische Ladungsverteilung im Molekül und damit ein Dipolmoment – allerdings nur für so lange, wie sich die induzierende Ladung in der Nähe des Moleküls befindet. Das induzierte Dipolmoment bleibt also nur zeitlich begrenzt bestehen – eben temporär. Eine in der Chemie wichtige Wechselwirkung zwischen induzierten Dipolen stellen die Van-der-Waals-Kräfte dar.
Valenzelektronen – ihre Bedeutung für chemische Bindungen
Elektronegativität
Oktettregel
Ionenbindung – Bindung der Salze
Polare Atombindung
Kovalente und ionische Bindungen
Wasserstoffbrückenbindung
Dipole
Metallbindung
Van-der-Waals-Kräfte
Kovalente Bindungen
Unpolare Atombindung
Die Metallbindung
Intermolekulare Kräfte
Elektronegativität