Jak określić temperaturę wrzenia substancji? [zamknięte]
Ponieważ może być trudno określić dokładną temperaturę wrzenia substancji, wiele czynników grać do porównania, jeśli substancja ma wyższą temperaturę wrzenia niż inne.
1) Siła międzycząsteczkowa. Zauważ, że jest to „intermolecular force” zamiast „intramolecular force”. Powodem jest to, że kiedy gotujesz coś chcesz przekształcić substancję ze stanu ciekłego w stan gazowy, a to można osiągnąć tylko poprzez osłabienie połączenia cząsteczek, a nie poprzez przerwanie wiązania wewnątrzcząsteczkowego cząsteczki. Istnieją generalnie trzy rodzaje sił międzycząsteczkowych: siła dyspersji londyńskiej, dipol-dipol i wiązania wodorowe. Im silniejsza siła, tym większa ilość energii potrzebna do zerwania połączenia między cząsteczkami, dlatego temperatura wrzenia jest wyższa.
- Londyńska siła dyspersji (LDF/Van der Waals) zwykle występuje, gdy nie ma znaczących dipoli w cząsteczce (propan, heksan)
- Dipol-dipol występuje, gdy istnieje obserwowalna ilość różnicy ładunku między atomami w cząsteczce. Można to zaobserwować w przypadku chlorowodoru. Atom chloru jest bardziej elektroujemny, więc przyciąga bardziej elektroujemne hydrogeny innych cząsteczek również (ale nie wiąże się z nimi).
- Wiązanie wodorowe jest najsilniejsze. Występuje, gdy cząsteczka ma atom wodoru związany z albo F (fluor), O (tlen), lub N (azot). Atomy te są silnie elektroujemne. Dzieje się tak w przypadku wody $H_2O$. Zalecam, aby pomyśleć, dlaczego wiązanie wodorowe jest najsilniejsze i Van der Waalsa (London siły dyspersji) jest najsłabszym intermolecular force.
2). Masa cząsteczkowa. Załóżmy, że masz dwie substancje, z których oba zdarzają się oddziaływać przez LDF. Inną rzeczą do rozważenia jest masa cząsteczki. Jeśli cząsteczka jest większa, to jej powierzchnia jest większa, co skutkuje większym LDF. To prowadzi nas do wniosku, że masa cząsteczki jest proporcjonalna do temperatury wrzenia.
3). Rozgałęzienia. W alkanów (składający się z C i H tylko), na ogół prosty łańcuch alkanu ma wyższą temperaturę wrzenia niż podobne rozgałęzione alkany ze względu na powierzchnię między dwoma sąsiednimi cząsteczkami. Byłoby to trudniejsze, gdyby alkan miał rozgałęzienia. Porównaj : 2,3-dimetylobutan i heksan. Oba mają 6 węgli, ale temperatura wrzenia 2,3-dimetylobutanu wynosi 331,15 K, podczas gdy heksanu 341,15 K.
Przyjrzyjrzyj się swojemu przypadkowi. $H_2O$ ma w sobie tlen, a więc wiązanie wodorowe. Chociaż elektronegatywność wodoru, selenu, siarki i telluru są około 0,1 – 0,48 różnicy, to tak naprawdę nie przyczynia się zbytnio do ogólnego dipola cząsteczki. Tak więc te trzy muszą oddziaływać z 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)