Hur bestämmer man ämnens kokpunkt? [closed]
Men även om det kan vara svårt att bestämma den exakta kokpunkten för ett ämne spelar många faktorer in för att jämföra om ett ämne har en högre kokpunkt än de andra.
1) Intermolekylär kraft. Lägg märke till att det är ”intermolekylär kraft” i stället för ”intramolekylär kraft”. Anledningen är att när du kokar något vill du omvandla ämnet från flytande tillstånd till gastillstånd, och det kan bara uppnås genom att försvaga molekylernas förbindelse, inte genom att bryta en molekyls intramolekylära bindning. Det finns i allmänhet tre typer av intermolekylära krafter: Londons dispersionskraft, dipol-dipol och vätebindningar. Ju starkare kraften är, desto större är den energimängd som krävs för att bryta förbindelsen mellan molekylerna, vilket innebär att kokpunkten är högre.
- London dispersionskraft (LDF/Van der Waals) uppstår vanligtvis när det inte finns någon betydande dipol i molekylen (propan, hexan)
- Dipol-dipol uppstår när det finns en observerbar mängd laddningsskillnad mellan atomer i en molekyl. Detta kan ses i fallet med väteklorid. Kloratomen är mer elektronegativ, vilket gör att den drar till sig de mer elektropositiva väteatomerna i andra molekyler också (men binder inte till dem).
- Vätebindningen är den starkaste bindningen. Den uppstår om en molekyl har en väteatom bunden till antingen F (fluor), O (syre) eller N (kväve). Dessa atomer är starkt elektronegativa. Detta sker i fallet med vatten $H_2O$. Jag rekommenderar dig att fundera på varför vätebindningen är den starkaste och Van der Waals (London dispersionskraften) är den svagaste intermolekylära kraften.
2). Molekylär massa. Anta att du har två ämnen som båda råkar interagera genom LDF. En annan sak att ta hänsyn till är molekylens massa. Om molekylen är större är ytan större, vilket resulterar i en större LDF. Detta leder oss till slutsatsen att molekylens massa är proportionell mot kokpunkten.
3). Förgreningar. I alkaner (som endast består av C och H) har i allmänhet en rak kedja av alkaner en högre kokpunkt än liknande grenade alkaner på grund av ytan mellan två intilliggande molekyler. Detta skulle vara svårare om alkanen har grenar. Jämför : 2,3-dimetylbutan och hexan. Båda har 6 kolväten, men kokpunkten för 2,3-dimetylbutan är 331,15 K medan hexan är 341,15 K.
Ta en titt på ditt fall. $H_2O$ har syre i sig, så vätebindning. Även om elektronegativiteten hos väte, selen, svavel och tellur skiljer sig runt 0,1 – 0,48 så bidrar det egentligen inte så mycket till molekylens totala dipol. Så dessa tre måste interagera med 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)