Gegeben sei ein beliebiger Stoff, der bei einer bestimmten Temperatur im festen Zustand vorliegt. Dieser Stoff wird in einem offenen Gefäß langsam erwärmt, so dass sich die folgenden Änderungen ergeben:

Zusammenfassung:

Van-der-Waals-Kräfte sind Anziehungskräfte, die zwischen nicht verbundenen Atomen oder Molekülen wirken. Sie sind um so größer, je größer die Teilchenoberfläche ist. Die Reichweite der Van-der-Waals-Kräfte ist gering. Beachte: Van-der-Waals-Kräfte wirken sowohl zwischen Atomen und unpolaren Molekülen wie auch zwischen polaren Molekülen. Allerdings treten zwischen polaren Molekülen zusätzliche Anziehungskräfte auf.

Dipol-Dipol-Kräfte

Ein Fluor-Molekül und ein Hydrogenchloridmolekül besitzen etwa die gleiche Moleküloberfläche gleich große Van-der-Waals-Kräfte: Zu erwarten sind deshalb gleiche Siedetemperaturen für die Stoffe Fluor und Hydrogenchlorid. Die Messung der Siedetemperaturen zeigt jedoch, dass Hydrogenchlorid erst bei einer viel höher Temperatur siedet.

Folgerung:

Zwischen den Hydrogenchloridmolekülen wirken zusätzliche Kräfte, die die höhere Siedetemperatur verursachen.

Erklärung:

Hydrogenchloridmoleküle sind permanente Dipolmoleküle, da die an der Atombindung beteiligten Atome sich in ihrer Elektronegativität unterscheiden. So ist das Chloratom elektronegativer (EN = 2,8) als das Wasserstoffatom (EN = 2,2). Die Folge ist eine unsymmetrische Verteilung des bindenden Elektronenpaares (polare Atombindung) und in diesem Fall auch ein polares Molekül.

Die energetisch günstige Anordnung von Dipolmolekülen zeigt die folgende Grafik:

Zwischen den permanenten Dipolen herrschen neben den Van-der-Waals-Kräften zusätzliche Dipol-Dipol-Kräfte (F), die die Ursache der höheren Siedetemperatur sind. 

Zusammen- fassung:

Dipol-Dipol-Kräfte sind Anziehungskräfte zwischen polaren Molekülen (permanenten Dipolen). Sie sind um so größer, je polarer die Moleküle gebaut sind. Dipol-Dipol-Kräfte wirken bei polaren Molekülen zusätzlich zu den immer vorhandenen Van-der-Waals-Kräften.

Beispiele zu den Van-der-Waals-Kräften und Dipol-Dipol-Kräften

Stoff	Siedetemperatur	aufgebaut aus:
Cl2	-34°C	unpolaren Molekülen
Br2	+59°C	unpolaren Molekülen
I2	+186°C	unpolaren Molekülen

Stoff	Siede- temperatur	aufgebaut aus:		Elektronegativitäts- unterschied:
HCl	-85°C	polaren Molekülen		0,6
HBr	-67°C	polaren Molekülen		0,5
HI	-35°C	unpolaren Molekülen		0
Im Gegensatz zum HI-Molekül sind die HBr- und HCl-Moleküle permanente Dipolmoleküle, d.h. es wirken zwischen den HBr-Molekülen und zwischen den HCl-Molekülen zusätzlich Dipol-Dipol-Kräfte. Wie der Verlauf der Siedetemperaturen zeigt, überwiegen in diesem Beispiel die Van-der-Waals-Kräfte.
HF	+19°C	polaren Molekülen	?	1,9

Hydrogenfluorid besitzt eine unerwartet hohe Siedetemperatur.

Stoff	Siedetemperatur	aufgebaut aus:	Elektronegativitäts- unterschied:
HF	+19°C	polaren Molekülen	1,9
HCl	-85°C	polaren Molekülen	0,6
HBr	-67°C	polaren Molekülen	0,5
HI	-35°C	unpolaren Molekülen	0

Diese abnormal hohe Siedetemperatur ist die Folge von Wasserstoffbrückenbindungen, die sich zwischen dem H-Atom eines HF-Moleküls und dem F-Atom eines anderen HF-Moleküls ausbildet:

Wasserstoffbrückenbindungen sind zwischenmolekulare Kräfte, die zusätzlich zu den Van-der-Waals-Kräften auftreten. Ihre Ursache ist eine elektrostatische Wechselwirkung zwischen einem positiv polarisierten Wasserstoffatom und 2 stark elektronegativen weiteren Atomen (N, F oder O-Atome).

Die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen erfolgt zwischen Molekülen, bei denen entweder

•  ein Wasserstoffatom direkt kovalent an ein stark elektronegatives Atom (N, F oder O)
    gebunden ist (z.B. H₂O, HF, NH₃)

•  oder ein Wasserstoffatom direkt kovalent an ein stark elektronegatives Atom (N, F oder O)
   gebunden ist und weitere gebundene Atome vorhanden sind, die ebenfalls negativ
   polarisiert sind (N, F oder O), aber nicht dirket an ein Wasserstoffatom gebunden sind
   (z.B. H₂SO₄, Alkansäuren).

 
Hydratationsenthalpie