H _{2O vattenmolekylen är polär med intermolekylära dipol-dipolvätebindningar. När vattenmolekylerna lockar varandra och bildar bindningar, visar vatten egenskaper som hög ytspänning och hög värme av förångning. Intermolekylära krafter är mycket svagare än de intramolekylära krafter som håller molekylerna ihop, men de är fortfarande starka för att påverka substansens egenskaper. När det gäller vatten gör de vätskan upp sig på unika sätt och ger det några användbara egenskaper.}

TL; DR (för länge, läste inte)

Vatten har starkt vätebindning dipole-dipol-intermolekylära krafter som ger vattnet en hög ytspänning och en hög förångningsvärme och det gör det till ett starkt lösningsmedel.

Polära molekyler

Även om molekylerna har en neutral laddning överlag, av molekylen kan vara sådan att den ena änden är mer negativ och den andra änden mer positiv. I det fallet attraherar de negativt laddade ändarna de positivt laddade ändarna av andra molekyler som bildar svaga bindningar. En polär molekyl kallas en dipol eftersom den har två poler plus och minus, och bindningarna polära molekyler bildas kallas dipol-dipolbindningar .

Vattenmolekylen har sådana laddningsskillnader. Syreatomen i vatten har sex elektroner i sin yttre elektronhölje där det finns plats för åtta. De två väteatomerna i vatten bildar kovalenta bindningar med syreatomen och delar deras två elektroner med syreatomen. Som ett resultat av de åtta tillgängliga bindningselektronerna i molekylen delas två med var och en av de två väteatomerna, vilket lämnar fyra fria.

De två väteatomerna ligger på ena sidan av molekylen medan de fria elektronerna samlar på andra sidan. De delade elektronerna stannar mellan väteatomerna och syreatomen och lämnar det positivt laddade väteprotonet av kärnan som exponeras. Detta innebär att vätgasmolekylens vätesida har en positiv laddning, medan den andra sidan där de fria elektronerna har en negativ laddning. Som ett resultat är vattenmolekylen polär och är en dipol.

Vätebindningar

Den starkaste intermolekylära kraften i vatten är en speciell dipolbindning som kallas vätebindningen. Många molekyler är polära och kan bilda bipol-bipolbindningar utan att bilda vätebindningar eller till och med ha väte i deras molekyl. Vatten är polärt, och den dipolbindning det bildar är en vätebindning baserad på de två väteatomerna i molekylen.

Vätebindningar är särskilt starka eftersom väteatomen i molekyler som vatten är en liten, naken proton utan inre elektronskal. Som ett resultat kan den komma nära den negativa laddningen av den negativa sidan av en polär molekyl och bilda ett särskilt starkt bindemedel. I vatten kan en molekyl bilda upp till fyra vätebindningar, med en molekyl för varje väteatom och med två väteatomer på den negativa syrgassidan. I vatten är dessa bindningar starka men växer ständigt, bryts och omformas för att ge vatten dess speciella egenskaper.

När joniska föreningar läggs till vatten, laddas den laddade joner kan bilda bindningar med polarvattenmolekylerna. Exempelvis är NaCl eller bordsalt en jonförening eftersom natriumatomen har givit sin enda yttre skalelektron till kloratom, bildande natrium- och klorjoner. När de löses i vatten dissocieras molekylerna i positivt laddade natriumjoner och negativt laddade klorjoner. Natriumjonerna lockas till vattenmolekylernas negativa poler och bildar jon-dipolbindningar där, medan klorjoner bildar bindningar med väteatomerna. Bildandet av jon-dipolbindningar är en orsak till att joniska föreningar upplöses enkelt i vatten.

Effekterna av intermolekylära styrkor på materialegenskaper

Intermolekylära krafter och de bindningar de producerar kan påverka hur ett material beter sig. När det gäller vatten, håller de relativt starka vätebindningarna vattnet ihop. Två av de resulterande egenskaperna är hög ytspänning och hög värme av förångning.

Ytspänning är hög eftersom vattenmolekyler längs ytan av vatten bildar bindningar som skapar en slags elastisk film på ytan, vilket gör att ytan för att stödja en viss vikt och dra droppar av vatten i runda former.

Förångningsvärme är högt, eftersom vattenmolekylerna fortfarande är bundna och när vatten når kokpunkten, förblir en vätska tills tillräcklig energi är tillsatt för att bryta obligationerna. Obligationer baserade på intermolekylära krafter är inte lika starka som kemiska bindningar, men de är fortfarande viktiga för att förklara hur vissa material beter sig.