Intermolekylära krafter

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

5. IntramolekyläraIntermolekylära bindningar krafter Attraktion mellan molekyler, avgör om ämnet är fast, flytande eller gasformigt Krafter som håller ihop atomer inom molekyler dvs bindningar http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/blb/chapter11/medialib/blb1102.html

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. Bindningar mellan molekyler bryts Fig. 8.24

9. Fig. 8.2 Chapter Eight

10. 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??????

11. Polära kovalenta bindningarelektronernadelas 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 δ - δ+ H F Polär kovalent bindning

12. Varför fördelas elektronerna ojämnt?

13. Jämför olika bindningar Hur kan man avgöra om bindningen är polär eller opolär? http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/153Acompare.html

14. Elektronegativitetförmåga att attrahera det gemensamma elektronparet i en kovalent bindning H C N O Hur förändras elektronegativitet inom en period? Hur förändras elektronegativitet inom en grupp?

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. CH4 icke dipol CCl4 icke dipol!!? CH3Cl dipol CH2Cl2 dipol CHCl3 dipol H2O 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: NH3? CO2? Polära molekyler- dipoler

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

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 • OBS! Vätebindning är en bindning mellan molekyler Vattenmolekyl kan både donera och acceptera vätebindningar Markera i fig. Holum Fig. 6.9 s.168 Titta på: http://programs.northlandcollege.edu/biology/Biology1111/animations/hydrogenbonds.html

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 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

25. Hydrofob interaktion Borde kallas hydrofob uteslutning

26. Ja, Kvävgas består av N2-molekyler Vid låg temperatur bildas flytande kväve Tyder på att det finns krafter mellan kväve- molekyler Hur kan det finnas krafter mellan opolära molekyler??? Men finns det krafter mellan opolära molekyler??

27. London dispersionskrafter Fig. 8.15 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 http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/vdw.html

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 neon- molekyler! http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/vdw.html

30. Jonföreningar salter Jonerna hålls ihopav 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 Jmf joner/ kovalenta föreningar Se bild 12 ”jmf joner och molekyler”

31. Intramolekylära krafterSammanfattning • Bindningar mellan atomeri 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

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! Zn2+ Vad händer vid pH- förändring?