Über 1,6 Millionen Schüler*innen nutzen sofatutor!
  • 93%

    haben mit sofatutor ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert

  • 94%

    verstehen den Schulstoff mit sofatutor besser

  • 92%

    können sich mit sofatutor besser auf Schularbeiten vorbereiten

Wasserstoffbrückenbindungen

Die Wasserstoffbrückenbindung ist die stärkste zwischenmolekulare Kraft und entsteht durch elektrostatische Anziehung zwischen Dipolmolekülen, die Wasserstoffatome tragen. Die Wasserstoffbrückenbindung ist in der Lage, signifikante Auswirkungen auf eine Vielzahl chemischer und biologischer Systeme zu haben. Sie beeinflusst wichtige Eigenschaften wie Schmelz- und Siedepunkte sowie Molekülstrukturen in Proteinen und DNA.

Du willst ganz einfach ein neues Thema lernen
in nur 12 Minuten?
Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
  • Das Mädchen lernt 5 Minuten mit dem Computer 5 Minuten verstehen

    Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.

    92%
    der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen.
  • Das Mädchen übt 5 Minuten auf dem Tablet 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.
  • Das Mädchen stellt fragen und nutzt dafür ein Tablet 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.
Bewertung

Ø 4.4 / 26 Bewertungen
Die Autor*innen
Avatar
Team Digital
Wasserstoffbrückenbindungen
lernst du in der Unterstufe 4. Klasse - Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse

Wasserstoffbrückenbindungen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wasserstoffbrückenbindungen kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, was eine Wasserstoffbrückenbindung ist.

    Tipps

    Es gibt zwei richtige Antworten.

    Wasserstoffbrückenbindungen gehören nicht zu den klassischen Bindungen wie die Atom- oder Ionenbindungen.

    Lösung

    Eine Wasserstoffbrückenbindung ist eine sogenannte zwischenmolekulare Wechselwirkung. Das heißt, es ist keine chemische Bindung innerhalb eines Moleküls – wie es bei Atombindungen oder Ionenbindungen der Fall ist –, sondern vielmehr eine Anziehungskraft, die zwischen Molekülen besteht.

    Sie entsteht, wenn ein positiv polarisiertes Wasserstoffatom durch eine Anziehungskraft mit einem elektronegativen Atom eines anderen Moleküls interagiert.
    Ein typisches Beispiel hierfür ist die Ausbildung einer Wasserstoffbrückenbindung zwischen Wasserstoff ($\ce{H}$) und Sauerstoff ($\ce{O}$) zwischen Wassermolekülen, wie es in der Abbildung blau dargestellt ist. In diesem Fall bildet der Wasserstoff des einen Wassermoleküls eine Wasserstoffbrückenbindung mit dem Sauerstoff des benachbarten Wassermoleküls.

  • Definiere die Fachbegriffe.

    Tipps
    • „intra“ = innerhalb
    • „di“ = zwei

    Sauerstoff ist stark elektronegativ, weil er Bindungselektronen sehr stark anzieht.

    Lösung

    Eine intramolekulare Wechselwirkung ist die Anziehungskraft innerhalb eines Moleküls, die intermolekulare Wechselwirkung beschreibt die Anziehungskraft zwischen den Molekülen.

    Für eine Wasserstoffbrückenbindung ist es besonders relevant, was an dem Wasserstoff gebunden ist. Sie entsteht nämlich zwischen Molekülen, wenn stark elektronegative Atome über ein Wasserstoffatom in Verbindung stehen.

    Elektronegativität ist das Maß für die Fähigkeit von Atomen, Bindungselektronen an sich zu ziehen. Das Element Sauerstoff zum Beispiel weist eine hohe Elektronegativität auf. Das heißt, es zieht die Elektronen der Atombindung sehr stark an sich. Dadurch entsteht eine negative Teilladung bzw. Partialladung am Sauerstoffatom und entsprechend am Wasserstoffatom eine positive Partialladung. Durch die Partialladungen gibt es im Wassermolekül zwei Pole mit unterschiedlicher Teilladung. Man spricht auch von einem Dipol.

  • Vergleiche die Bindungsstärke der Bindungsarten.

    Tipps

    Chemische Bindungen sind deutlich stärker als Wasserstoffbrückenbindungen.

    Die Ionenbindung und die Atombindung sind chemische Bindungen.

    Van-der-Waals-Kräfte und Dipol-Dipol-Wechselwirkungen weisen im Vergleich etwas schwächere Anziehungen als Wasserstoffbrückenbindungen auf.

    Lösung

    Von allen intermolekularen (= zwischenmolekularen) Wechselwirkungen ist die Wasserstoffbrückenbindung die stärkste. Van-der-Vaals-Kräfte und Dipol-Dipol-Wechselwirkungen weisen im Vergleich etwas schwächere Anziehungen auf. Chemische Bindungen wie die Atombindung oder die Ionenbindung sind jedoch deutlich stärker als Wasserstoffbrückenbindungen.

    Das bedeutet aber nicht, dass Wasserstoffbrückenbindungen weniger wichtig sind: Einige typische Eigenschaften von Wasser sind unter anderem auf Wasserstoffbrückenbindungen zurückzuführen. Beispielsweise hat Wasser für die Größe des Moleküls eine untypisch hohe Siedetemperatur von $100\,\pu{°C}$. Durch die Wasserstoffbrückenbindungen werden die Moleküle sehr fest zusammengehalten, weshalb der Übergang von flüssig zu gasförmig erst bei höheren Temperaturen stattfinden kann.

  • Gib an, welchen Einfluss die Wasserstoffbrückenbindungen in der Verbindung Wasser haben.

    Tipps

    Die Verbindung Wasser besteht aus Wasserstoff und Sauerstoff.

    Eiswürfel schwimmen auf dem flüssigen Wasser. Das liegt an der geringeren Dichte des Wassers im festen Zustand.

    Lösung

    Eine Wasserstoffbrückenbindung bildet sich zwischen Molekülen, wenn stark elektronegative Atome über ein Wasserstoffatom in Verbindung sind, zum Beispiel bei der Verbindung Wasser.
    Sauerstoff ist deutlich elektronegativer als Wasserstoff und zieht deshalb die Elektronen in der Atombindung an sich. Dadurch entsteht eine negative Teilladung bzw. Partialladung am Sauerstoffatom und entsprechend am Wasserstoffatom eine positive Partialladung. Insgesamt entsteht ein Dipol.

    Sind nun mehrere Wassermoleküle nebeneinander, richten sich die Moleküle so aus, dass sich Plus- und Minuspole anziehen: Eine Wasserstoffbrückenbindung ist entstanden.
    Wie elektronegativ ein Element ist, kannst du dem Periodensystem der Elemente entnehmen: Je höher der Wert ist, desto elektronegativer ist das Element. Entsprechend gilt auch: Je größer der Unterschied der Elektronegativität zwischen Wasserstoff und des Bindungspartner ist, desto stärker ist die Wasserstoffbrückenbindung.

    Wasser hat für die Größe des Moleküls eine untypisch hohe Siedetemperatur von $100\,\pu{°C}$. Durch die Wasserstoffbrückenbindungen werden die Moleküle sehr fest zusammengehalten, weshalb der Übergang von flüssig zu gasförmig erst bei höheren Temperaturen stattfinden kann.

    Die Dichte von Wasser ist im festen Zustand geringer als im flüssigen Zustand. Das liegt an der Anordnung: Die Wassermoleküle ordnen sich durch Wasserstoffbrückenbindungen so an, dass in ihrer Mitte ein Leerraum entsteht. Genau diese Sechseck-Anordnung setzt sich auf höherer Ebene fort und sorgt damit zudem für die symmetrische Form der Schneeflocken.

    Auch in unserem Körper spielen Wasserstoffbrückenbindungen eine wichtige Rolle. Zum Beispiel werden die DNA und Proteine im Körper durch Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert.

  • Benenne die Eigenschaften, die auf Wasserstoffbrückenbindungen zurückzuführen sind.

    Tipps

    Festes Wasser (= Eis) hat eine geringere Dichte als flüssiges Wasser. Deshalb schwimmen die Eiswürfel auf dem Wasser.

    Lösung

    Einige typische Eigenschaften von Wasser sind unter anderem auf Wasserstoffbrückenbindungen zurückzuführen, zum Beispiel die für die Größe des Moleküls untypisch hohe Siedetemperatur von 100 Grad Celsius. Durch die Wasserstoffbrückenbindungen werden die Moleküle sehr fest zusammengehalten, weshalb der Übergang von flüssig zu gasförmig erst bei höheren Temperaturen stattfinden kann.

    Eigentlich weisen feste Stoffe eine höhere Dichte auf als flüssige. Diese Regel gilt nicht bei Wasser: Die sogenannte Dichteanomalie ist auf die Anordnung der Wassermoleküle im festen Zustand zurückzuführen. Die Wassermoleküle ordnen sich durch Wasserstoffbrückenbindungen so an, dass in ihrer Mitte ein Leerraum entsteht. Dieser ist für die geringere Dichte im festen Zustand verantwortlich. Deshalb schwimmen die Eiswürfel auf dem Wasser und gehen nicht unter. Genau diese Sechseck-Anordnung setzt sich auf höherer Ebene fort und sorgt damit zudem für die schön symmetrische Form der Schneeflocken.

    Auch wenn wir uns weg von Wasser bewegen, spielen Wasserstoffbrückenbindungen eine wichtige Rolle. So zum Beispiel in unserem Körper. Sauerstoff- und Wasserstoffatome kommen schließlich ebenfalls in organischen Molekülen vor. Unter anderem wird die Doppelhelixstruktur der DNA im Körper durch Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert.

  • Bestimme die Bindungsart der Verbindungen.

    Tipps

    Die Elektronegativitätsdifferenz $(\triangle \text{EN)}$ berechnest du, indem du die kleinere Zahl von der größeren Zahl abziehst.

    Ist die Elektronegativitätsdifferenz $(\triangle \text{EN})$ größer als $1,\!7$, liegt in der Regel eine Ionenbindung vor.

    Lösung

    Wie elektronegativ ein Element ist, kannst du übrigens in der Regel dem Periodensystem der Elemente entnehmen: Je höher der Wert, desto elektronegativer.
    Elektronegativität ist das Maß für die Fähigkeit von Atomen, Bindungselektronen an sich zu ziehen. Das Element Sauerstoff zum Beispiel weist eine hohe Elektronegativität auf. Das heißt, es zieht die Elektronen in der Verbindung sehr stark an sich.
    Anhand der Elektronegativitätsdifferenz ($\triangle \text{EN}$) zweier Elemente kann man (in der Regel) bestimmen, ob es sich um eine Ionen- oder (un)polare Atombindung handelt. Natürlich gibt es auch Ausnahmen.


    Eine Ionenbindung liegt vor, wenn die Elektronegativitätsdifferenz höher als $1,\!7$ ($\triangle \text{EN} > 1,\!7$) ist:

    • Natriumchlorid: $\triangle \text{EN} = 2,\!3$
    • Magnesiumoxid: $\triangle \text{EN} = 2,\!1$

    Eine polare Atombindung liegt vor, wenn die Elektronegativitätsdifferenz zwischen $0,\!5$ und $1,\!7$ ($0,\!5 < \triangle \text{EN} < 1,\!7$) liegt:
    • Wasser: $\triangle \text{EN} = 1,\!2$
    • Salzsäure: $\triangle \text{EN} = 1$

    Eine unpolare Atombindung liegt vor, wenn die Elektronegativitätsdifferenz geringer als $0,\!5$ ($\triangle \text{EN} < 0,\!5$) ist:
    • Methan: $\triangle \text{EN} = 0,\!4$