Jak určit bod varu látek? [closed]
Přestože může být obtížné určit přesný bod varu látky, pro porovnání, zda má látka vyšší bod varu než ostatní, hraje roli mnoho faktorů.
1) Mezimolekulární síla. Všimněte si, že se jedná o „mezimolekulární sílu“ namísto „intramolekulární síly“. Důvodem je to, že když něco vaříte, chcete látku převést z kapalného stavu do plynného, a toho lze dosáhnout pouze oslabením spojení molekul, nikoliv porušením vnitromolekulární vazby molekuly. Obecně existují tři typy mezimolekulových sil : Londonova disperzní síla , dipól-dipól a vodíková vazba . Čím silnější je síla, tím větší množství energie je potřeba k přerušení spojení mezi molekulami, a proto je bod varu vyšší.
- Londýnská disperzní síla (LDF/Van der Waalsova) se obvykle vyskytuje, když v molekule neexistuje žádný výrazný dipól (propan, hexan)
- Dipól-dipól se vyskytuje, když mezi atomy v molekule existuje pozorovatelný rozdíl nábojů. To lze pozorovat v případě chlorovodíku. Atom chloru je elektronegativnější, a proto přitahuje i elektropozitivnější vodíky jiných molekul (ale neváže se s nimi).
- Vodíková vazba je nejsilnější. Vzniká, pokud má molekula atom vodíku vázaný buď na F (fluor), O (kyslík), nebo N (dusík). Tyto atomy jsou vysoce elektronegativní. K tomu dochází v případě vody $H_2O$. Doporučuji vám zamyslet se nad tím, proč je vodíková vazba nejsilnější a Van der Waalsova (Londýnská disperzní síla) nejslabší mezimolekulární silou.
2). Molekulová hmotnost. Předpokládejme, že máte dvě látky, které na sebe shodou okolností interagují prostřednictvím LDF. Další věcí, kterou je třeba vzít v úvahu, je hmotnost molekuly. Pokud je molekula větší, pak je její povrch větší, což má za následek větší LDF. To nás vede k závěru, že hmotnost molekuly je úměrná bodu varu.
3). Rozvětvení. U alkanů (skládajících se pouze z C a H) má obecně alkan s přímým řetězcem vyšší bod varu než podobný rozvětvený alkan, a to v důsledku plochy povrchu mezi dvěma sousedními molekulami. To by bylo obtížnější, kdyby měl alkan větve. Srovnejte : 2,3-dimethylbutan a hexan. Oba mají 6 uhlíků, ale bod varu 2,3-dimethylbutanu je 331,15 K, zatímco hexanu 341,15 K.
Podívejte se na svůj případ. $H_2O$ má v sobě kyslík, takže má vodíkovou vazbu. I když se elektronegativita vodíku, selenu, síry a telluru liší přibližně o 0,1-0,48, k celkovému dipólu molekuly to příliš nepřispívá. Tyto tři látky tedy musí interagovat s LDF. We can see that the molecular mass of sulfur < selenium < tellurium (S < Se < Te). From what we know, the bigger the mass, the larger the boiling point.
From this point we can tell that :$H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O$
And a quick Google search will show us that the boiling point of these molecules are :$H_2S (-60) < H_2Se(-41,25) < H_2Te(-2.2) < H_2O$ (100)