Arbeitsgruppe Kubik

Lehre - Supramolekulare Chemie - Intermolekulare Wechselwirkungen - Ion-Ion WW

Auf atomarer Ebene ist das Coulomb Gesetz auf die Wechselwirkung von Ionen anwendbar. Das Gesetz gilt streng allerdings nur für Punktladungen. Die Wechselwirkung größerer organische Ionen wird nur bedingt beschrieben. Sie ist in der Regel deutlich schwächer als durch das Coulomb Gesetz vorausgesagt, da die organischen Reste die Ladung der Ionen abschirmen.

Darüber hinaus werden in organischen Verbindungen Ladungen über weite Teile der Moleküle verteilt. So zeigen Berechnungen, dass die positive Ladung im Tetramethylammoniumkation keineswegs auf dem Stickstoffatom lokalisiert ist, wie es die Lewis-Struktur suggeriert. Aufgrund der höheren Elektronegativität von Stickstoff befindet sich die positive Ladung auch auf den Methylgruppen, wie die elektrostatische Potentialoberfläche des Tetramethylammoniumions zeigt.

Tetramethylammoniumion

Außerdem wird durch das Coulomb Gesetz der Einfluss des Lösungsmittels durch Berücksichtigung der Dielektrizitätskonstante nur dann richtig beschrieben, wenn die Lösungsmittelmoleküle keine spezifischen Wechselwirkungen mit den gelösten Ionen eingehen.

Beispiel: Hydratation von Kationen (links) und Anionen (rechts) in Wasser.

Hydratisierung

Solche Solvatationseffekte können (insbesondere in Wasser) dazu führen, dass die Wechselwirkung von Kationen und Anionen endotherm also enthalpisch ungünstig ist, da für die Zusammenlagerung der Ionen Wasserstoffbrücken und Wechselwirkungen der Wassermoleküle mit den gelösten Ionen aufgebrochen werden müssen. Allenfalls entropische Effekte können dann die Wechselwirkung begünstigen.

In Proteinen findet die Bindung häufig in einem gut vom umgebenden wässrigen Medium abgeschirmten Hohlraum statt, dessen Dielektrizitätskonstante klein ist und in dem Wechselwirkungen mit Wassermolekülen ausgeschlossen sind. Dies führt zu einer Verstärkung der Bindung im Vergleich zu derselben Wechselwirkung in Wasser.

Letzte Änderung: 19-05-05. Email

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