(104,45°
Dipole treten in der Chemie in verschiedenen Molekülen, wie beispielsweise Wasser, auf. Was Dipole sind und wie sie entstehen, erfährst du hier und im Video .
Inhaltsübersicht
Was ist ein Dipol?
Dipole bezeichnen in der Chemie Moleküle, in denen zwei entgegengesetzte Pole in Form von Teilladungen (Partialladungen) auftreten. Du sprichst hierbei auch von positiv und negativ geladenen Polen. Dipole können permanent im Molekül vorhanden sein, aber auch durch äußere Einflüsse hervorgerufen werden.
Ein Dipol entsteht oft durch verschiedene Elektronegativitäten der vorhandenen Atome. Der bekannteste Dipol in der Chemie ist das Wassermolekül (H2O). Dort ist das Sauerstoffatom partiell negativ geladen und die Wasserstoffatome sind partiell positiv geladen.
Übrigens: Dipole gibt es nicht nur in der Chemie: Ein bekanntes Beispiel für Dipole in der Physik ist der Stabmagnet. Er hat zwei magnetische Pole (Nord- und Südpol). Neben magnetischen Dipolen gibt es auch elektrische Dipole.
Ein Dipol entsteht, wenn zwei gleich große, entgegengesetzte Ladungen in einem bestimmten Abstand voneinander entfernt sind. In einem chemischen Molekül liegen die Ladungen in Form von Teilladungen (Partialladungen) vor. Dipolmoleküle weisen ein Dipolmoment auf.
Dipole in der Chemie
In der Chemie umfassen Dipole Moleküle, die durch Teilladungen, auch Partialladungen genannt, gekennzeichnet sind. Die Grundlage eines Dipols in einem Molekül sind polar kovalente Bindungen. Diese entstehen durch die verschiedenen Elektronegativitäten der Bindungspartner von Elektronenbindungen.
Teilladungen und Ladungen in Atomen sind übrigens nicht dasselbe:
- Ladungen: Ein Atom besitzt ein gesamtes Elektron mehr oder weniger, als es im natürlichen Zustand gehabt hätte. Atome mit diesen Ladungen nennst du Ionen. Die Bindungen, die sie eingehen, heißen Ionenbindungen.
- Teilladungen: Atome mit einer hohen Elektronegativität ziehen die Bindungselektronen einer Elektronenbindung zu sich. Hierdurch sind sie leicht negativer geladen, als das andere Bindungselektron. Die entstandene Bindung nennst du polare Bindung.
Im Wassermolekül entsteht der Dipol durch die höhere Elektronegativität des Sauerstoffatoms gegenüber den Wasserstoffatomen. Daraus resultieren zwei positive Partialladungen an den Wasserstoffatomen und eine negative Partialladung am Sauerstoffatom.
Du sagst auch, dass der Wasserstoff partial positiv, und der Sauerstoff partial negativ geladen ist. Moleküle mit einem Dipol nennst du auch Dipolmoleküle.
Der Dipol erzeugt außerdem ein sogenanntes Dipolmoment (μ) . Es entspricht dem Produkt aus dem Abstand der Ladungen (d) und der Ladung selbst (q).
= 
⋅ 
Das elektrische Dipolmoment ist ein Maß für die räumliche Ladungstrennung, also die Stärke des Dipolcharakters (z. B. eines Moleküls).
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Induzierter Dipol
Auch Moleküle ohne Dipolmoment können zu Dipolen werden. Denn die Elektronen bewegen sich die ganze Zeit. Dadurch kann ihre Verteilung von Zeit zu Zeit auch ungleichmäßig sein. So entsteht ein Dipol. Wenn dann ein weiteres Molekül in der Nähe ist, kann dort ebenfalls ein Dipol induziert werden.
Auch wenn die Wechselwirkungen schwach sind, nehmen sie mit der Atomgröße zu. Das liegt daran, dass die Elektronen bei großen Atomen weniger stark vom Kern angezogen werden. Sie können sich also einfacher umverteilen.
Wechselwirkungen von induzierten Dipolen fallen vor allem unter die Londonsche Dispersionswechselwirkung, welche ein Bestandteil der Van-der-Waals-Kräfte ist.
Dipol Moleküle
Ein Dipolmolekül ist ein Molekül, das nach außen hin elektrisch neutral ist, in dem die Elektronen jedoch nicht gleich verteilt sind. Dadurch entsteht eine positive und eine negative Teilladung in Form von Polen. Bei Dipolmolekülen befinden sich die Ladungsschwerpunkte aufgrund ihrer Struktur an verschiedenen Stellen.
Durch die Ladungstrennung als Folge unterschiedlicher Elektronegativitäten weisen Moleküle je nach strukturellem Aufbau ein Dipolmoment auf oder nicht. Da der Abstand richtungsabhängig ist, ergibt sich bei symmetrischen Molekülen ein Dipolmoment von 0. Im Gegensatz zu den symmetrischen Molekülen können asymmetrische Moleküle ein Dipolmoment haben.
Stell dir das am besten so vor:
Wassermoleküle sind asymmetrisch. Hier zieht das Sauerstoffatom sehr stark an den Elektronen der Elektronenbindungen, da es eine hohe Elektronegativität hat. Deshalb liegt der Schwerpunkt des negativen Pols beim Sauerstoff. Der Schwerpunkt des positiven Pols liegt allerdings zwischen den Wasserstoffatomen, da beide die gleiche positive Teilladung haben.
Bei Kohlenstoffdioxid sieht das Ganze anders aus, da sein Molekül symmetrisch ist. Dort ziehen die Sauerstoffatome die Elektronen von beiden Seiten des Kohlenstoffatoms zu sich. Deshalb liegt der positive Pol beim Kohlenstoff.
Der Schwerpunkt der negativen Teilladung muss jedoch genau zwischen den beiden Sauerstoffatomen liegen. Deswegen sind bei dem Molekül beide Pole an ein und derselben Stelle.
Übrigens: Wenn du die Struktur eines Moleküls nicht kennst, findest du mit dem Dipolmoment heraus, ob es sich um ein Dipolmolekül handelt. Addiere dazu die Dipolmomente der funktionellen Gruppen im Molekül zusammen. Ist das Dipolmoment ungleich 0, handelt es sich um ein Dipolmolekül. Ist das Dipolmoment gleich 0, ist das Molekül symmetrisch und es handelt sich um kein Dipolmolekül.
Wasser Dipol
Wassermoleküle sind auch Dipolmoleküle. Aufgrund der unterschiedlich verteilten Ladungsschwerpunkte an den Molekülenden besitzt Wasser elektrische Eigenschaften. Darunter fallen die Wechselwirkungen, die Wassermoleküle untereinander eingehen können. Diese nennst du auch Wasserstoffbrückenbindungen.
Wasser (H2O) besteht aus einem Sauerstoffatom O, welches über kovalente Bindungen mit zwei Wasserstoffatomen H verknüpft ist. Der Bindungswinkel liegt bei etwa 105 ° (104,45°)und bestimmt damit die Struktur des Moleküls. Die Elektronegativitätsdifferenz 
EN berechnest du so:
EN (Sauerstoff) – EN (Wasserstoff) = EN
Die Elektronegativitäten EN kannst du dem Periodensystem entnehmen.
3,44 – 2,20 = 1,24
Da die Dipolmomente richtungsabhängig sind, würden sie sich bei einem symmetrischen Molekül aufheben.
Durch den Winkel ergibt sich der Dipol im Wassermolekül.
Dipol-Dipol-Wechselwirkungen
Du kennst nun die Grundlage eines Dipols und seine Bedeutung für Moleküle in der Chemie. Die Dipolmoleküle treten untereinander auch in Wechselwirkung (Dipol-Dipol-Wechselwirkung). Schau dir unser Video dazu an, um mehr darüber zu erfahren!
Dipol — häufigste Fragen
(ausklappen)
Dipol — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Was ist ein permanenter Dipol?Ein permanenter Dipol ist ein Molekül, das dauerhaft einen positiven und einen negativen Pol in Form von Teilladungen hat. Die Ladungsschwerpunkte bleiben dabei auch ohne äußeren Einfluss räumlich getrennt. Ursache ist eine dauerhaft ungleiche Elektronenverteilung im Molekül, die zur Struktur und den beteiligten Atomen passt.
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Was ist ein induzierter Dipol?Ein induzierter Dipol ist eine nur kurzzeitig entstehende Ladungstrennung in einem eigentlich unpolaren Molekül. Weil sich Elektronen ständig bewegen, kann ihre Verteilung momentweise unsymmetrisch werden, sodass kurz ein positiver und ein negativer Bereich entstehen. Ein nahes Molekül kann diese kurzfristige Trennung zusätzlich auslösen oder verstärken.
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Woran erkennt man, ob ein Molekül ein Dipol ist?Ein Molekül erkennt man als Dipol daran, dass es zwar insgesamt neutral ist, die positiven und negativen Teilladungen aber räumlich getrennt liegen und sich nicht gegenseitig aufheben. Dazu müssen polare Bindungen so angeordnet sein, dass ein Dipolmoment übrig bleibt. Zum Beispiel ist Wasser (
) ein Dipol, Kohlenstoffdioxid (
) dagegen nicht.
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Warum ist CO₂ kein Dipol?Kohlenstoffdioxid () ist kein Dipol, weil das Molekül linear und symmetrisch aufgebaut ist und sich die beiden gleich starken Bindungspolaritäten gegenseitig aufheben. Der positive Ladungsschwerpunkt liegt beim Kohlenstoff und der negative genau zwischen den beiden Sauerstoffatomen; dadurch fällt kein permanentes Dipolmoment nach außen sichtbar an.
Bindungen verstehen
Dipole gehören in der Chemie zum Themenfeld der Bindungen, weil sie aus der ungleichen Verteilung von Elektronen in Molekülen entstehen. Du ordnest in diesem Themenfeld Atome, Bindungstypen und Molekülformen ein und vergleichst ihre Eigenschaften. So wird klar, warum manche Stoffe polare Bindungen haben und warum sich ihre Ladung im Molekül unterschiedlich verteilt. Weitere Videos dazu findest du in unserem Chemiebereich.
