4.2 Waterstofbruggen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H4

Par. 4.2: waterstofbruggen

Leerdoel: * Je kunt herkennen welke stof een waterstofbrug kan vormen

* Je kunt een waterstofbrug tekenen 

Welke binding verbreekt bij het verdampen van een stof?

1. Atoombinding
2. Ionbinding
3. Metaalbinding
4. Vanderwaalsbinding

C₄H₁₀ is bij kamertemperatuur een vloeistof.

De VdW-binding wordt verbroken als deze stof verdampt.

Welke stof heeft het hoogste kookpunt
op basis van molecuulmassa?

H₂0 (18,015 u)

H₂S (34,081 u)

1. H2O, omdat de atoombinding sterker is
2. H2S, omdat de atoombinding sterker is
3. H2O, omdat de vanderwaalsbinding sterker is
4. H2S, omdat de vanderwaalsbinding sterker is

Molecuulmassa en kookpunt

Hoe hoger de molecuulmassa, hoe sterker de vanderwaalsbinding, hoe hoger het kookpunt. 

Echter:

H₂S      34,081                -60 graden Celsius (210 K)

H₂O     18,015                100 graden Celsius (373 K)

Waarom heeft H₂O een hoger kookpunt dan H₂S?

• De verdeling van de elektronen zorgt voor 
  elektronegativiteit.
• Hierdoor ontstaat een polaire atoombinding, 
  waardoor de ene kant van het molecuul een beetje
  posititief wordt en de andere kant negatief.
  
  In het algemeen kunnen we zeggen dat moleculen met
  OH-, en/of NH-bindingen polaire stoffen zijn.

Extra:

Met behulp van de polaire atoombinding kunnen we nu ook dit verklaren:

Tekst

Extra:

Met behulp van de polaire atoombinding kunnen we nu ook dit verklaren:

Waterstofbruggen

• Tussen de watermoleculen ontstaat een nieuwe (extra) binding;
  De waterstofbrug (of H-brug)
  
  
• De waterstofbrug is een veel sterkere binding
  dan de vanderwaalsbinding, maar is ook een
  binding tussen moleculen.
  
  
• Door de waterstofbrug(gen) wordt het
  kookpunt van een stof veel hoger.

Waterstofbruggen worden ook gevormd 

bij NH-bindingen.

Waterstofbruggen

Kortom 1: waterstofbruggen vormen zich alleen bij moleculen 

die polaire bindingen (OH- en/of NH-bindingen) bevatten.

Waterstofbruggen

Kortom 1: waterstofbruggen vormen zich alleen bij moleculen 

die polaire bindingen (OH- en/of NH-bindingen) bevatten.

Kortom 2: Hoe meer polaire bindingen, hoe meer waterstofbruggen er gevormd kunnen worden, hoe hoe hoger het kookpunt

heeft 1 OH-groep (3 H-bruggen)

heeft 4 NH-groepen (6 H-bruggen)

Regels waterstofbruggen tekenen

• Van -H in een molecuul naar -O-/N-  in een ander molecuul
  
• Van een -O-/N in een molecuul naar de -H in een ander molecuul
  
  
• -O- kan twee H-bruggen aangaan
• -H en N allebei maar één H-brug 
               
• De H-brug tekenen met 
  stipjes of streepjes

Regels waterstofbruggen tekenen

• Van -H in een molecuul naar -O-/N-  in een ander molecuul
  
• Van een -O-/N- in een molecuul naar de -H in een ander molecuul
  
  
• -O- kan twee H-bruggen aangaan
• -H en N- allebei maar één H-brug 
  
  
• De H-brug tekenen met 
  stipjes of streepjes

• -H - - -  -O-/N-
   -O-/N - - - -H
• -O- max. 2x H-brug
   -H en N 1x H-brug
• H-brug  - - - of . . . .

methaanamine ziet er als volgt uit: 

• -H - - -  -O-/N-
   -O-/N- - - - -H
• -O- max. 2x H-brug
   -H en N 1x H-brug
• H-brug  - - - of . . . .

methaanamine ziet er als volgt uit: 

Overleg in 2-tallen en noteer wat in de andere tekeningen;

- al wel goed gaat

- er nog beter kan

• -H - - -  -O-/N-
   -O-/N- - - - -H
• -O- max. 2x H-brug
   -H en N 1x H-brug
• H-brug  - - - of . . . .

Zelfstandige oefening 1

Je ziet twee moleculen IPA die ontstaan bij een chemische reactie waarbij, met behulp van zonne-energie, bacteriën deze IPA moleculen produceren die veel energie bevatten. 

Voer de volgende opdrachten uit:

– Teken een waterstofbrug tussen beide IPA-moleculen.

– Geef de waterstofbrug weer met een stippellijn (- - - - ) of (. . . . ). 

– Teken de structuurformule van een derde IPA-molecuul dat met een

   waterstofbrug aan een van de andere IPA-moleculen is gebonden. 

Je ziet twee moleculen IPA die ontstaan bij een chemische reactie waarbij, met behulp van zonne-energie, bacteriën deze IPA moleculen produceren die veel energie bevatten. 

Voer de volgende opdrachten uit:

– Teken een waterstofbrug tussen beide IPA-moleculen.

– Geef de waterstofbrug weer met een stippellijn (- - - - ) of (. . . . ). 

– Teken de structuurformule van een derde IPA-molecuul dat met een

   waterstofbrug aan een van de andere IPA-moleculen is gebonden. 

.......

Zelfstandige oefening 2

Uit een experiment blijkt dat alcohol (ethanol), ammoniak (NH3) en water goed mengen met elkaar omdat de moleculen van deze stoffen onderling waterstofbruggen vormen.

Teken de structuurformule van één ethanolmolecuul, van één ammoniakmolecuul en van één watermolecuul die onderling verbonden zijn door waterstofbruggen. 

- Geef de waterstofbrug weer met een stippellijn (- - - - ) of  (. . . . ). 

- Gebruik als structuurformule voor ethanol

Feedback zelfstandige opdracht 2

Geef je tekening van 'zelfstandige opdracht 2' aan de persoon tegenover je.

Feedbackvrager:
Stel eventueel nog een feedbackvraag
(waar ben je nog onzeker over of wil je extra laten checken).

Feedbackgever:

Geef feedback op basis van tekenregels.

• -H - - -  -O-/N-
   -O-/N- - - - -H
• -O- max. 2x H-brug
   -H en N 1x H-brug
• H-brug  - - - of . . . .

Welke groepen in een molecuul kunnen waterstofbruggen maken?

1. OH-groep
2. CN-groep
3. CH-groep
4. NH-groep

Methaan

Water

Silaan

Kookpunt: 100oC

 kookpunt:

-161oC

Sterkste vdWaals bindingen

Zwakste vdWaals bindingen

H-bruggen 

M =32 u

M = 18 u

M = 16 u

Kookpunt: -112oC