Intermolekylära krafter

Transkript

1 Intermolekylära krafter Medicinsk Teknik KTH Biologisk kemi Vt 2011 Märit Karls

2 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?

3 Vad händer när is smälter och när vatten kokar? Fig. 1.3 Titta på när vatten kokar!

4 Aggregationsformer Fig. 8.1 Fast fas (s) Vätskefas (l) Gasfas (g) Om det inte fanns krafter mellan molekylerna skulle allt vara gasfas

5 Intramolekylära bindningar Krafter som håller ihop atomer inom molekyler dvs bindningar Intermolekylära krafter Attraktion mellan molekyler, avgör om ämnet är fast, flytande eller gasformigt

6 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

7 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

8 Fig Bindningar mellan molekyler bryts

9 Fig. 8.2 Copyright 2010 Pearson Education, Inc. Chapter Eight 9

10 Intermolekylära krafter Attraktioner mellan molekyler Beror på bindningar inom molekyler Mycket svagare än intramolekylära bindningar Förklarar fysikaliska egenskaper Påverkar strukturen av proteiner, DNA, mm Hur bildas intermolekylära krafter??????

11 Polära kovalenta bindningar elektronerna delas inte rättvist δ+ H δ - F Om atomerna har olika förmåga att attrahera elektronerna i den kovalenta bindningen, bildas en delvis positiv pol och en delvis negativ pol Polär kovalent bindning Molekylen kan bli en dipol

12 Varför fördelas elektronerna ojämnt?

13 Jämför olika bindningar Hur kan man avgöra om bindningen är polär eller opolär?

14 Elektronegativitet förmåga 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

15 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

16 Polära molekyler- dipoler CH 4 icke dipol CCl 4 icke dipol!!? CH 3 Cl CH 2 Cl 2 CHCl 3 H 2 O dipol dipol dipol dipol Tack 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: NH 3? CO 2?

17 Dipol-dipol bindning Elektrostatisk attraktion mellan polära molekyler (dipoler) Se fig Titta på animering! Viktigt exempel på dipoldipolbindning är hydratisering av polära molekyler (upplösning i vatten)

18 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

19 Vätebindning Vattenmolekyl kan både donera och acceptera vätebindningar Markera i fig. Holum Fig. 6.9 s.168 OBS! Vätebindning är en bindning mellan molekyler Titta på: ml

20 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!

21 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 =

22 Dessa krafter skall bytas ut EX. Na + och Cl - - joner Vattenmolekyler Det kostar energi att bryta bindningarna i bägge fallen

23 Nya krafter mellan löst ämne-lösningsmedel Nya bindningar bildas, får tillbaka energi, bör vara ungefär lika

24 Jon-dipolbindning Exempel upplösning av ett salt i vatten, se fig. 9.2 McMurry Annat exempel I Hb binder fyra Fe 2+ joner varsin syrgasmolekyl. Syremolekylen blir en inducerad dipol Fig 7.2 s. 181 Titta på animering!: tion.swf

25 Hydrofob interaktion Borde kallas hydrofob uteslutning

26 Men finns det krafter mellan opolära molekyler?? Ja, Kvävgas består av N 2 -molekyler Vid låg temperatur bildas flytande kväve Tyder på att det finns krafter mellan kvävemolekyler Hur kan det finnas krafter mellan opolära molekyler???

27 Fig London dispersionskrafter Polarisering av elektronmoln (elektroner förskjuts till ena sidan) ger en tillfällig (temporär) dipol Attraktion mellan tillfälliga dipoler kallas London dispersion forces (van der Waalskrafter) Ju större elektronmoln desto lättare bildas dipol Varför bildas dessa krafter? Titta på länken!

28 Inducerade dipoler

29 Varför har Neon lägre kp än Xenon? För att neon har lägre massa? Inte fel, men ingen bra förklaring. Förklara varför det blir svagare elektrostatisk attraktion mellan neonmolekyler!

30 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

31 Intramolekylära krafter Sammanfattning Bindningar mellan atomer i joner/molekyler Starka bindningar: Jonbindning kj/mol Kovalent bindning 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

32 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

33 När har intermolekylära krafter betydelse? Löslighet Smältpunkt, kokpunkt Sekundärstruktur hos proteiner Tertiärstruktur hos proteiner Attraktion mellan enzym och substrat Attraktion mellan strängarna i DNA

34 Enzym + substrat

35 Hb får sin form tack vare intermolekylära attraktioner.

36 Carboxypeptidase A katalyserar hydrolys av C-terminal peptid OBS! Zn 2+ Vad händer vid phförändring?

37 Tentafråga 5. (4p) a) Vad innebär oktettregeln? b) Ge exempel på tre olika sorters bindningar som kan uppstå när två atomer krockar, och förklara med hjälp av oktettregeln varför denna typ av bindning uppstår i de tre fallen

38 Tentafråga 7 (3p) Ammoniak, NH 3, har lägre kokpunkt än vatten a) Rita två ammoniakmolekyler, markera och namnge bindningstypen mellan dem b) Rita två vattenmolekyler, markera och namnge bindningstypen mellan dem c) Motivera med utgångspunkt från bindningar mellan atomer och bindningar mellan molekyler varför ammoniak har lägre kokpunkt än vatten

39 Tentafråga 8. (2p) I vilka två av följande ämnen kan vätebindningar INTE förekomma? a) CaH 2 b) H 2 O c) CH 4 d) CH 3 OH e) CH 3 NH 2