物質の正確な沸点を決定するのは難しいかもしれませんが、物質の沸点が他の物質よりも高いかどうかを比較するには、多くの要因が関係します。
1) 分子間力。 「分子内力」ではなく「分子間力」であることに注意してください。その理由は、何かを沸騰させたときに、物質を液体状態から気体状態に変換したい場合です。これは、分子の分子内結合を切断することではなく、分子の接続を弱めることによってのみ達成できます。分子間力には、一般に3つのタイプがあります。ロンドン分散力[最も弱い]、双極子-双極子、および水素結合[最も強い]です。力が強いほど、分子間の接続を切断するために必要なエネルギー量が大きくなるため、沸点が高くなります。
- ロンドン分散力(LDF /ファンデルワールス)は通常、分子(プロパン、ヘキサン)に有意な双極子が存在しない場合に発生します
- 双極子-双極子は存在する場合に発生します分子内の原子間の観測可能な量の電荷差。これは塩化水素の場合に見られます。塩素原子は電気陰性度が高いため、他の分子の電気陽性度の高い水素も引き付けます(ただし、それらとは結合しません)。
- 水素結合は最も強いものです。分子に水素結合がある場合に発生します。 F(塩素)、O(酸素)、またはN(窒素)のいずれかに結合した水素原子。これらの原子は電気陰性度が高いです。これは、水の場合に発生します $ H_2O $ 。水素結合が最も強く、Van der Waals(ロンドン分散力)が最も弱い分子間力である理由を考えることをお勧めします。
2)。分子の質量。2つの物質があり、どちらもLDFを介して相互作用するとします。もう1つ考慮すべきことは、分子の質量です。大きいほど表面積が大きくなり、LDFが大きくなります。これにより、分子の質量は沸点に比例するという結論に至ります。
3)。ブランチ。アルカン(CとHのみで構成される)では、一般的に直鎖アルカンは、2つの隣接する分子間の表面積のため、同様の分岐アルカンよりも沸点が高くなります。アルカンに枝がある場合、これはより困難になります。比較:2,3-ジメチルブタンとヘキサン。どちらも炭素数は6ですが、2,3-ジメチルブタンの沸点は331.15 Kですが、ヘキサンは341.15Kです。
ケースを見てください。 $ H_2O $ には酸素が含まれているため、水素結合します。水素、セレン、硫黄、テルルの電気陰性度は約0.1〜0,48の差ですが、分子の全体的な双極子にはあまり寄与しません。したがって、これら3つはLDFと相互作用する必要があります。分子が硫黄の質量<セレン<テルル(S < Se < Te)。私たちが知っていることから、質量が大きいほど、沸点も大きくなります。
この点から、次のことがわかります: $ H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O $
そしてGoogleですばやく検索すると、これらの分子の沸点は次のようになります。 $ H_2S(-60)< H_2Se( -41,25)< H_2Te(-2.2)< H_2O $ (100)