Cum se determină punctul de fierbere al substanțelor? [closed]
În timp ce poate fi dificil de determinat punctul de fierbere exact al unei substanțe, mulți factori intervin pentru a compara dacă o substanță are un punct de fierbere mai mare decât celelalte.
1) Forța intermoleculară. Observați că este vorba de „forță intermoleculară” în loc de „forță intramoleculară”. Motivul este că atunci când fierbi ceva vrei să transformi substanța din stare lichidă în stare gazoasă, iar acest lucru se poate realiza doar prin slăbirea legăturii dintre molecule, nu prin ruperea legăturii intramoleculare a unei molecule. Există, în general, trei tipuri de forțe intermoleculare : forța de dispersie London , dipol-dipol și legăturile de hidrogen . Cu cât forța este mai puternică, cu atât mai mare este cantitatea de energie necesară pentru a rupe legătura dintre molecule, astfel încât punctul de fierbere este mai mare.
- Forța de dispersie London (LDF/Van der Waals) apare de obicei atunci când nu există un dipol semnificativ în moleculă (propan, hexan)
- Dipolul-dipol apare atunci când există o cantitate observabilă de diferență de sarcină între atomii dintr-o moleculă. Acest lucru poate fi observat în cazul clorurii de hidrogen. Atomul de clor este mai electronegativ, astfel că atrage și hidrogenii mai electropozitivi ai altor molecule (dar nu se leagă de acestea).
- Legătura de hidrogen este cea mai puternică. Ea apare dacă o moleculă are un atom de hidrogen legat fie de F (fluor), fie de O (oxigen), fie de N (azot). Acești atomi sunt foarte electronegativi. Acest lucru se întâmplă în cazul apei $H_2O$. Vă recomand să vă gândiți de ce legătura de hidrogen este cea mai puternică, iar Van der Waals (forța de dispersie London) este cea mai slabă forță intermoleculară.
2). Masa moleculară. Să presupunem că aveți două substanțe, dintre care se întâmplă ca ambele să interacționeze prin LDF. Un alt lucru care trebuie luat în considerare este masa moleculei. Dacă molecula este mai mare, atunci suprafața este mai mare, ceea ce duce la o LDF mai mare. Acest lucru ne conduce la concluzia că masa moleculei este proporțională cu punctul de fierbere.
3). Ramuri. În cazul alcanilor (formați numai din C și H), în general, un alcan cu lanț drept are un punct de fierbere mai mare decât alcanii ramificați similari, datorită suprafeței dintre două molecule adiacente. Acest lucru ar fi mai greu dacă alcanul are ramificații. Comparați : 2,3-dimetilbutanul și hexanul. Ambele au 6 atomi de carbon, dar punctul de fierbere al 2,3-dimetilbutanului este de 331,15 K, în timp ce hexanul este de 341,15 K.
Aruncă o privire la cazul tău. $H_2O$ are oxigen în el, deci legătură de hidrogen. Deși electronegativitatea hidrogenului, seleniului, sulfului și telurului sunt în jur de 0,1 – 0,48 diferență, aceasta nu contribuie prea mult la dipolul general al moleculei. Așadar, acești trei trebuie să interacționeze cu 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)