Van-der-Waals-Wechselwirkung und unterschiedliche Aggregatzustände der Halogene

Die unterschiedlichen Aggregatzustände der Halogene Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br) und Iod (I) bei Raumtemperatur können durch die Van-der-Waals-Wechselwirkung erklärt werden.

Die Van-der-Waals-Wechselwirkung ist eine schwache Bindungskraft zwischen Molekülen die durch die Bewegung der Elektronen in den Atomen entsteht. Bei ungleichmäßiger Verteilung der Elektronen kann sich spontan ein kurzzeitiger Dipol bilden der die Bildung eines ähnlich wie zeitlich begrenzten Dipols im benachbarten Atom induziert. Dadurch ziehen sich die Atome an. Wenn sich die Atome entfernen, verschwinden die Dipolmomente wieder und der ursprüngliche Zustand tritt ein, bis sich der Vorgang der Dipolbildung wiederholt.

Dieses Verhalten gilt ebenfalls für die Atome in den 2-atomigen Halogenmolekülen. Der Aggregatzustand der Halogene wird durch die Anzahl der Elektronen in den Molekülen und die Größe der Atome beeinflusst.

Vom Fluor zum Iod nimmt sowie der Atomradius als auch die Anzahl der Elektronen zu. Bei einem kleinen Atom wie Fluor mit wenigen Elektronen führt die Elektronenbewegung zu einem geringeren Dipol als bei einem größeren Atom wie Iod. Die Anziehungskraft zwischen den Molekülen aufgrund der Van-der-Waals-Wechselwirkung ist bei größeren Atomen stärker als bei kleineren.

Ein weiterer Faktor » der den Aggregatzustand beeinflusst « ist die Masse der Halogene. Die atomare Masse von Iod ist etwa sechsmal größer als die von Fluor. Eine größere Masse bedeutet eine größere Trägheit und eine geringere Beweglichkeit der Teilchen. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit: Dass die Moleküle in fester Form zusammenbleiben.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Van-der-Waals-Wechselwirkung und die physikalischen Eigenschaften der Halogene ebenso wie die Anzahl der Elektronen und die Masse dazu führen, dass Fluor und Chlor gasförmig sind, Brom flüssig und Iod fest. Die stärkere Anziehungskraft bei größeren Atomen und die größere Masse der Moleküle verursachen höheren Schmelz- und Siedepunkten bei größeren Halogenmolekülen.