Wie bestimmt man den Siedepunkt von Stoffen? [geschlossen]

admin

Es ist zwar schwierig, den genauen Siedepunkt einer Substanz zu bestimmen, aber viele Faktoren spielen eine Rolle, wenn eine Substanz einen höheren Siedepunkt als andere hat.

1) Intermolekulare Kraft. Man beachte, dass es „intermolekulare Kraft“ heißt und nicht „intramolekulare Kraft“. Der Grund dafür ist, dass man beim Sieden eine Substanz vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überführen will, und das kann man nur erreichen, indem man die Verbindung zwischen den Molekülen schwächt, nicht indem man die intramolekulare Bindung eines Moleküls bricht. Im Allgemeinen gibt es drei Arten von zwischenmolekularen Kräften: die Londoner Dispersionskraft, die Dipol-Dipol-Kraft und die Wasserstoffbrückenbindungen. Je stärker die Kraft ist, desto mehr Energie wird benötigt, um die Verbindung zwischen den Molekülen aufzubrechen, daher ist der Siedepunkt höher.

  1. Die Londoner Dispersionskraft (LDF/Van der Waals) tritt in der Regel auf, wenn im Molekül kein signifikanter Dipol vorhanden ist (Propan, Hexan)
  2. Dipol-Dipol tritt auf, wenn zwischen den Atomen eines Moleküls ein spürbarer Ladungsunterschied besteht. Dies kann man am Beispiel von Chlorwasserstoff sehen. Das Chloratom ist elektronegativer und zieht daher auch die elektropositiven Wasserstoffe anderer Moleküle an (geht aber keine Bindungen mit ihnen ein).
  3. Die Wasserstoffbrückenbindung ist die stärkste. Sie tritt auf, wenn ein Molekül ein Wasserstoffatom hat, das entweder an F (Fluor), O (Sauerstoff) oder N (Stickstoff) gebunden ist. Diese Atome sind stark elektronegativ. Dies ist im Fall von Wasser $H_2O$ der Fall. Überlegen Sie, warum die Wasserstoffbrückenbindung die stärkste und die Van-der-Waals-Kraft (Londoner Dispersionskraft) die schwächste zwischenmolekulare Kraft ist.

2). Molekulare Masse. Nehmen wir an, Sie haben zwei Stoffe, die beide über die LDF wechselwirken. Ein weiterer Punkt, den man berücksichtigen muss, ist die Masse des Moleküls. Wenn das Molekül größer ist, dann ist auch die Oberfläche größer, was zu einer größeren LDF führt. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass die Masse des Moleküls proportional zum Siedepunkt ist.

3). Verzweigungen. Bei Alkanen (die nur aus C und H bestehen) hat ein geradkettiges Alkan im Allgemeinen einen höheren Siedepunkt als ähnliche verzweigte Alkane aufgrund der Oberfläche zwischen zwei benachbarten Molekülen. Dies wäre schwieriger, wenn das Alkan Verzweigungen hat. Vergleiche: 2,3-Dimethylbutan und Hexan. Beide haben 6 Kohlenstoffe, aber der Siedepunkt von 2,3-Dimethylbutan liegt bei 331,15 K, der von Hexan bei 341,15 K.

Schauen Sie sich Ihren Fall an. In $H_2O$ ist Sauerstoff enthalten, also eine Wasserstoffbrückenbindung. Obwohl die Elektronegativität von Wasserstoff, Selen, Schwefel und Tellur etwa 0,1 – 0,48 unterschiedlich ist, trägt sie nicht wirklich viel zum Gesamtdipol des Moleküls bei. Diese drei müssen also mit LDF interagieren. 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)