Wat is het verschil tussen een dipool-dipoolbinding en een waterstofbrug?

Elektrische krachten zijn supergroot ten opzichte van vanderwaalsbindingen en waterstofbruggen.
Stoffen met dipoolbindingen (water bijvoorbeeld) hebben extreem hoge kookpunten.
Water zou op grond van het molecuulgewicht al bij MIN 200 graden moeten koken, maar vanwege die enorme aantrekkingskracht kookt het pas bij 100 graden.

Ergens in je boek staan dus enorme fouten, of je leest het verkeerd.

De vanderwaalsbinding zorgt voor een aantrekking tussen moleculen. Dit is een hele zwakke elektromagnetische kracht en kan tuseen zowel "geladen" moleculen als "ongelade moleculen". Als er sprake is van een dipoolmoment, kan dit een zwak dipoolmoment zijn (eigenlijk aanwezig in alle non-symmetrische moleculen). Dan heeft het niet zo heel veel invloed op het geheel.

Dipoolbindingen zijn een onderdeel van de vanderwaalsbindingen. In basis worden elektronen gedeeld en afhankelijk van hoe hard de kernen aan de elektronen kunnen trekken, kan je een verschil in lading krijgen omdat de elektronen niet precies in het midden zitten. Dit laatste is een dipoolmoment. Het is dus eigenlijk een asymmetrie in de verbinding omdat de verschillende positief geladen atoomkernen niet allemaal even hard trekken aan de negatieve elektronen. Echter, het dipoolmoment merk je pas als het molecuul zelf ook asymmetrisch is.

Voor het gemak kan je een waterstofbrug vergelijken met een hele sterke dipoolverbinding. O heeft een kern +8 (8 protonen) en de H maar 1+. Zuurstof trekt dermate hard aan de elektronen dat het een "behoorlijk" ladingsverschil ontstaat in het molecuul (zie bron 1).
Water is een klein molecuul en daarom gemakkelijk stapelbaar (zie bron 2). de waterstofbrug is de "ladingsverbinding" tussen 2 moleculen waarbij de zuurstof van het ene molecuul zich richt naar de waterstof van het andere molecuul. Hierdoor "plakken" de moleculen zich aan elkaar als een soort magneet.

Normaal gesproken zie je dat smeltpunt en kookpunt eigenlijk alleen afhankelijk is van het gewicht van het molecuul. In deze tabel zie je het smeltpunt en kookpunt in K (https://de.wikipedia.org/wiki/Alkane#n-Alkane) . Hoe zwaarder hoe meer energie er in moet om te smelten, koken. Water, met een gewicht van 18, zou vergelijkbaar moeten zijn met methaan (16 u). Echter, smeltpunt van water (273 K) is vergelijkbaar met Dodecan (C12H26) met een molgewicht van 170!. Het is dus niet alleen gewicht wat voor water zorgt dat er een bepaalde energie nodig is. Er is een andere kracht die ook overwonnen moet worden. Er is meer dan de gewone vanderwaalsbindingen, de waterstofbruggen.

Wat er in het boek staat, dat een stof die polair is, mét waterstofbruggen, heeft inderdaad een hoger kookpunt dat een stof dat geen waterstofbruggen kan vormen. Kijk maar NH3. Gewicht van 17, kleiner dipoolmoment, daardoor minder krachtige H-bruggen, smeltpunt -78°C, kookpunt -33°C.

De dipool is een molecuul met aan "weerszijden" een tegengestelde lading. Die ladingen zijn klein en worden daarom aangegeven met een delta+ en delta-. Net zoals staafmagneetjes trekken de + en de - elkaar aan. Omdat de ladingen klein zijn zullen ook de aantrekkingskrachten klein zijn.
Watermoleculen zijn ook dipolen, maar hebben daarbij een waterstofbrug. De waterstofbrug ontstaat doordat de protonen worden aangetrokken door de vrije elektronenparen van het zuurstofatoom. In de orbitaaltheorie betekent het, dat een lege orbitaal van het proton het elektronenpaar van het zuurstofatoom opneemt en zodoende een binding (H-brug) geeft. Dit is de reden dat een klein molecuul als H2O toch een erg hoog kookpunt heeft. Vergelijk je dit met b.v. moleculen van methanol en ethanol dan zie je, dat er minder mogelijkheden zijn voor H-bruggen en ook de kookpunten zijn dan lager dan die van water.
Een ander verschijnsel van H-bruggen is het feit, dat b.v. zoutzuur gedestilleerd kan worden tot een oplossing van 0,1024 mol/liter. De sterke H-brug bindt het "laatste" restje HCl aan het water, zelfs bij hoge temperatuur (azeotropisch mengsel). Ook HCl is trouwens een vrij sterke dipool door de hoge electronegativiteitswaarde van het chloor.