Hogyan határozzuk meg az anyagok forráspontját? [zárt]
Noha nehéz lehet meghatározni egy anyag pontos forráspontját, számos tényező játszik szerepet abban, hogy összehasonlítsuk, ha egy anyagnak magasabb a forráspontja, mint a többinek.
1) Molekulák közötti erő. Vegyük észre, hogy “intermolekuláris erő” helyett “intramolekuláris erő”. Ennek az az oka, hogy amikor forralunk valamit, akkor az anyagot folyékony állapotból gáz halmazállapotúvá akarjuk alakítani, és ezt csak a molekulák kapcsolatának gyengítésével lehet elérni, nem pedig egy molekula intramolekuláris kötésének felbontásával. Általában háromféle intermolekuláris erő létezik : a londoni diszperziós erő , a dipólus-dipólus és a hidrogénkötések . Minél erősebb az erő, annál nagyobb energia szükséges a molekulák közötti kapcsolat megszakításához, így a forráspont magasabb.
- Londoni diszperziós erő (LDF/Van der Waals) általában akkor lép fel, ha a molekulában nincs jelentős dipólus (propán, hexán)
- Dipólus-dipólus akkor lép fel, ha a molekulában lévő atomok között megfigyelhető mértékű töltéskülönbség létezik. Ezt láthatjuk a hidrogén-klorid esetében. A klóratom elektronegatívabb, így más molekulák elektro-pozitívabb hidrogénjeit is vonzza (de nem kötődik hozzájuk).
- A hidrogénkötés a legerősebb. Akkor jön létre, ha egy molekulában egy hidrogénatom vagy F-hez (fluor), O-hoz (oxigén) vagy N-hez (nitrogén) kötődik. Ezek az atomok erősen elektronegatívak. Ez történik a víz $H_2O$ esetében. Javaslom, hogy gondolkodjatok el azon, hogy miért a hidrogénkötés a legerősebb, és miért a Van der Waals (londoni diszperziós erő) a leggyengébb molekulák közötti erő.
2). Molekulatömeg. Tegyük fel, hogy van két anyag, amelyek történetesen LDF-en keresztül lépnek kölcsönhatásba egymással. Egy másik dolog, amit figyelembe kell venni, az a molekula tömege. Ha a molekula nagyobb, akkor a felülete is nagyobb, ami nagyobb LDF-et eredményez. Ebből arra következtethetünk, hogy a molekula tömege arányos a forrásponttal.
3). Elágazások. Az alkánoknál (amelyek csak C-ból és H-ból állnak) általában egy egyenes láncú alkánnak magasabb a forráspontja, mint a hasonló elágazó alkánoknak, a két szomszédos molekula közötti felület miatt. Ez nehezebb lenne, ha az alkánnak elágazásai lennének. Hasonlítsd össze : 2,3-dimetilbután és hexán. Mindkettőnek 6 szénatomja van, de a 2,3-dimetilbután forráspontja 331,15 K, míg a hexáné 341,15 K.
Nézd meg az esetedet. A $H_2O$-ban oxigén van, tehát hidrogénkötés. Bár a hidrogén, a szelén, a kén és a tellúr elektronegativitása 0,1-0,48 körüli különbséggel rendelkezik, ez nem igazán járul hozzá a molekula teljes dipólusához. Tehát ennek a háromnak kölcsönhatásba kell lépnie az LDF-fel. 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)