Come determinare il punto di ebollizione delle sostanze? [chiuso]
Sebbene possa essere difficile determinare l’esatto punto di ebollizione di una sostanza, molti fattori giocano per confrontare se una sostanza ha un punto di ebollizione più alto delle altre.
1) Forza intermolecolare. Notate che è “forza intermolecolare” invece di “forza intramolecolare”. La ragione è che quando si fa bollire qualcosa si vuole trasformare la sostanza dallo stato liquido allo stato gassoso, e questo può essere ottenuto solo indebolendo la connessione delle molecole, non rompendo il legame intramolecolare di una molecola. Ci sono generalmente tre tipi di forza intermolecolare: forza di dispersione di Londra, dipolo-dipolo e legami idrogeno. Più forte è la forza, maggiore è la quantità di energia necessaria per rompere il legame tra le molecole, quindi il punto di ebollizione è più alto.
- La forza di dispersione di Londra (LDF/Van der Waals) di solito si verifica quando non esiste un dipolo significativo nella molecola (propano, esano)
- Il dipolo-dipolo si verifica quando esiste una quantità osservabile di differenza di carica tra gli atomi in una molecola. Questo può essere visto nel caso del cloruro di idrogeno. L’atomo di cloro è più elettronegativo, quindi attrae anche gli idrogeni più elettropositivi di altre molecole (ma non si lega con loro).
- Il legame idrogeno è il più forte. Si verifica se una molecola ha un atomo di idrogeno legato a F (fluoro), O (ossigeno), o N (azoto). Questi atomi sono altamente elettronegativi. Questo accade nel caso dell’acqua $H_2O$. Ti consiglio di pensare perché il legame idrogeno è il più forte e Van der Waals (forza di dispersione di Londra) è la forza intermolecolare più debole.
2). Massa molecolare. Supponiamo di avere due sostanze che interagiscono attraverso la LDF. Un’altra cosa da considerare è la massa della molecola. Se la molecola è più grande, allora la superficie è più grande, il che si traduce in una LDF più grande. Questo ci porta alla conclusione che la massa della molecola è proporzionale al punto di ebollizione.
3). Rami. Negli alcani (composti solo da C e H), generalmente un alcano a catena dritta ha un punto di ebollizione più alto di alcani simili ramificati a causa della superficie tra due molecole adiacenti. Questo sarebbe più difficile se l’alcano ha delle ramificazioni. Confronta : 2,3-dimetilbutano ed esano. Entrambi hanno 6 carboni, ma il punto di ebollizione del 2,3-dimetilbutano è 331,15 K mentre l’esano è 341,15 K.
Guarda il tuo caso. $H_2O$ contiene ossigeno, quindi legame a idrogeno. Anche se l’elettronegatività di idrogeno, selenio, zolfo e tellurio sono circa 0,1 – 0,48 di differenza, non contribuisce molto al dipolo complessivo della molecola. Quindi questi tre devono interagire con il 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)