Comment déterminer le point d’ébullition des substances ? [

Bien qu’il puisse être difficile de déterminer le point d’ébullition exact d’une substance, de nombreux facteurs jouent pour comparer si une substance a un point d’ébullition plus élevé que les autres.

1) La force intermoléculaire. Remarquez que c’est « force intermoléculaire » au lieu de « force intramoléculaire ». La raison étant que lorsque vous faites bouillir quelque chose, vous voulez transformer la substance de l’état liquide à l’état gazeux, et cela ne peut être réalisé qu’en affaiblissant la connexion des molécules, et non en brisant la liaison intramoléculaire d’une molécule. Il existe généralement trois types de force intermoléculaire : la force de dispersion de London, la force dipôle-dipôle et les liaisons hydrogène. Plus la force est forte, plus la quantité d’énergie nécessaire pour rompre la liaison entre les molécules est importante, le point d’ébullition est donc plus élevé.

1. La force de dispersion de Londres (LDF/Van der Waals) se produit généralement lorsqu’il n’existe aucun dipôle significatif dans la molécule (propane, hexane)
2. Le dipôle-dipôle se produit lorsqu’il existe une quantité observable de différence de charge entre les atomes d’une molécule. Cela peut être observé dans le cas du chlorure d’hydrogène. L’atome de chlore est plus électronégatif, il attire donc aussi les hydrogènes plus électropositifs des autres molécules (mais ne se lie pas avec eux).
3. La liaison hydrogène est la plus forte. Elle se produit si une molécule a un atome d’hydrogène lié soit à F (fluor), soit à O (oxygène), soit à N (azote). Ces atomes sont hautement électronégatifs. Cela se produit dans le cas de l’eau $H_2O$. Je vous reccomande de réfléchir pourquoi la liaison hydrogène est la plus forte et Van der Waals (force de dispersion de Londres) est la force intermoléculaire la plus faible.

2). La masse moléculaire. Supposons que vous ayez deux substances, dont il se trouve que les deux interagissent par la FDL. Une autre chose à considérer est la masse de la molécule. Si la molécule est plus grande, alors la surface est plus grande, ce qui entraîne une plus grande LDF. Cela nous amène à la conclusion que la masse de la molécule est proportionnelle au point d’ébullition.

3). Branches . Dans les alcanes (composés uniquement de C et H), généralement un alcane à chaîne droite a un point d’ébullition plus élevé que les alcanes ramifiés similaires en raison de la surface entre deux molécules adjacentes. Ce phénomène est plus difficile si l’alcane comporte des branches. Comparez : Le 2,3-diméthylbutane et l’hexane. Tous deux ont 6 carbones, mais le point d’ébullition du 2,3-diméthylbutane est de 331,15 K alors que celui de l’hexane est de 341,15 K.

Regardez votre cas. $H_2O$ contient de l’oxygène, donc une liaison hydrogène. Bien que l’électronégativité de l’hydrogène, du sélénium, du soufre et du tellure soit d’environ 0,1 – 0,48 de différence, cela ne contribue pas vraiment beaucoup au dipôle global de la molécule. Ces trois éléments doivent donc interagir avec le 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)