HCN이 NH3보다 높은 온도에서 끓는 이유는 무엇입니까?

$ \ ce {HCN} $ 의 증발 엔탈피는 $ \ ce {NH3} $ 는 $ \ ce {HCN} $ 분자가 $ \ ce {NH3} $ 분자보다 더 강하게 상호 작용 함을 나타냅니다. $ \ ce {C-H} $ 채권은 일반적으로 좋은 수소 결합 공여자로 간주되지 않지만 $ \ ce {HCN} $은 드문 경우입니다. 예를 들어 $ \ ce {HCN} $에는 $ \ mathrm pK_ \ mathrm a $ 값 9.2 가 있으며 이는 $ \ ce {CN} $ 그룹이 전자를 끌어 당기는 것이고 합리적으로 좋은 수소 (결합) 공여체라는 것입니다. 이는 질소의 전기 음성 도와 전자쌍을 핵에 가깝게 유지하는 sp- 하이브리드 $ \ ce {CH} $ 결합의 높은 “s- 함량”때문일 수 있습니다.

의견

• 답변 해 주셔서 감사합니다. ‘ $ \ ce {HCN} $의 C-H가 좋은 수소 결합 기증자라는 것이 맞다고 생각합니다. 그 이유는 ‘ $ \ ce {CN-} $의 전자 인발 능력이 높기 때문에 수소가 전자적으로 부족하여 우수한 성능을 발휘한다고 생각하고 싶습니다. 전자 수용체. ‘ 반응 ($ \ ce {CN-} $이 형성되는 곳)에 대해 이야기하는 경우 설명을 원합니다.
• 합리적으로 좋고 수소 결합 강도와 수소 공여자의 pK $ _a $간에 일반적으로 허용되는 (음의) 상관 관계
• 당신은 ‘ pKa와 강도 간의 상관 관계에 대해 정확합니다. 수소 결합. 그러나 $ \ ce {HCN} $의 극성은 MO 이론에 의해 설명되어야하며 어쨌든 생성되지 않는 공액 염기의 안정화에 의해 ‘ 가능성이 낮습니다. 당신의 주장은 염기가있을 때 발생하는 해리 반응의 열역학적 안정화에 근거합니다. 여기 컨테이너에는 순전히 $ \ ce {HCN} $가 있습니다.
• @Huy MO 이론에 대한 설명이 필요하다면 이러한 요점을 포함하는 것이 좋습니다. 추론).
• ‘ NH$_3$와 같은 MathJax를 사용하지 말고 대신 mhchem 패키지를 사용하세요. $\ce{NH3}$보기에는 괜찮아 보일 수 있지만 다른 브라우저에서는 특히 줄 바꿈에서 끊어 질 수 있습니다. mhchem에 대한 자세한 내용은 여기 와 여기 를 참조하세요.제목 필드에 마크 업을 사용하지 마십시오. 자세한 내용은 여기 를 참조하세요.

Jan의 답변을 뒷받침합니다. Hydrogen Bonding : A Theoretical Perspective 책에서 아래의 요점을 고려하세요. p. 102.

“또한 HCN의 수소는 분자가 효과적인 양성자 기증자 역할을 할 수있을만큼 충분히 산성입니다. NH $ _3 $와 짝을 이루면 HCN은 양성자 기증자 역할을합니다 .. . “
이것은 HCN의 pK $ _a $에 대한 Jan의 메모와 일치합니다.

“수소는 전자적으로 부족하여 우수한 전자 수용체로 이어진다 “는 귀하의 의견은 수소 결합, 반면 HCN이 본질적으로 이온 성이 더 높다는 증거가 있습니다.

기존 답변 외에도 HCN의 산도는 HCN이 NH3보다 상당히 큰 분자라는 점에 유의하십시오. 따라서 분자 간의 상호 작용이 질적으로 동일하더라도 크기 차이 (및 결과적으로 더 강력한 분산 상호 작용, 설명 참조)만을 기준으로 HCN의 끓는점이 더 높아질 것으로 예상됩니다.

예를 들어 메틸 아민 , CH ₃ NH _{2 sub를 볼 수 있습니다. >는 수소 중 하나가 부피가 큰 메틸기로 대체되어 HCN과 크기가 비슷하다는 점을 제외하면 대부분의면에서 암모니아와 유사합니다. 끓는점은 − 6.6 ° C이며 − 33}

C for NH ₃ .

HCN과 CH ₃ 의 끓는점 사이의 나머지 ~ 32K 차이 NH ₂ 는 아마도 HCN 수소의 더 강한 산도에 의해 설명되며, 따라서 NH ₃ 및 CH ₃ 보다 HCN 분자 사이의 더 강한 수소 결합으로 설명됩니다. sub> NH ₂ .

코멘트

• @Jan 사실, 그것들은 질량이 같지만 끓는점이 다릅니다. . ‘ 좋은 예이지만 ‘ 내가 생각했던 각도에서 내 질문에 접근하지 않기 때문에 맑은. 질량 논쟁에 대해 제가 ‘ 조금주의하는 이유는 이것이다. 질량이 다른 두 분자를 비교할 때 끓는점의 변화가 지배적이지 않다는 것을 어떻게 보장합니까? 질량의 변화가 아니라 상호 작용을위한 표면적의 변화에 의해 ? 질량이 다르지만 극성과 표면적이 같은 분자 쌍이 있습니까?
• @NicolauSakerNeto 그러면 암모니아와 암모니아와 같은 질량 차이 인 디 에틸 에테르와 d10- 디 에틸 에테르를 제안하겠습니다. HCN. 다른 속성, 특히 극성은 매우 유사해야합니다.
• @NicolauSakerNeto 더 생각해 보면, 양성자가 많을수록 더 많은 전자를 의미하기 때문에 학교에서의 질량 논쟁은 단지 양성자 논쟁이었습니다. (중성 분자에서) 이는 차례로 더 나은 분극 성과 더 강한 van der Waals 힘을 의미합니다 (또는 내가 독일 밖에서 부르는 런던 상호 작용).
• 정확히 말하자면 : 중력 인력 끓는점이나 다른 화학적 특성에 측정 가능한 영향을 미치기에는 분자 사이의 크기가 너무 작습니다. 분자 질량과 끓는점 사이의 상관 관계는 주로 분산 상호 작용의 증가 (반 데르 발스 또는 런던 힘의 매력적인 부분) 때문입니다. 이 힘은 각 전자 쌍 사이에 존재하므로 더 많은 전자 = 더 많은 분산. 분자간 상호 작용에 대한 동위 원소 치환의 효과는 주로 진동 주파수의 변화에서 비롯됩니다. 신호는 선험적으로 예측하기 어렵습니다.
• @JanJensen : Na ï vely, 저는 ‘ 예상 질량을 예측했습니다. 또한 분자 속도 분포를 통해 기여합니다 (더 큰 분자는 더 느리게 이동하므로 직관적으로 솔루션에서 벗어나는 데 더 많은 시간이 걸립니다). 하지만 물론 좀 더 생각해 보면 운동 에너지 분포가 여기서 정말로 중요한 것이며, ‘ 분자 질량과 무관합니다. 감사합니다. 여기에서 뭔가를 배웠습니다 (적어도 잘못된 가정을 배웠습니다).

하지만 $ \ ce {NH3} $ 는 수소 결합으로 구성됩니다. $ \ ce {HCN} $ 은 매우 강합니다. 끓는점이 알코올과 동일하게 만드는 쌍극자-쌍극자 상호 작용.

다이어그램 참조 :

산도는 수용액에서 일어나는 일을 의미하기 때문에 “산도”는 책임을 질 수 없습니다. (사용자가 $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ 데이터에.) 나는 $ \ ce {HCN} $의 경향이 순수한 액체에서 이온화되는 경향이 얼마나 큰지 모르겠지만 그것이 중요하다고 생각합니다. 그러나 데이터가 있으면 인용하십시오. 물 ($ K_ \ mathrm {w} = 10 ^ {-14} $)의 경우에도 이온화 경향이 높은 끓는점에 기여하지 않습니다.

댓글

• 최종 답변을 생각해보십시오. 이 대답을 포함하십시오. 지금까지 이것은 댓글과 비슷합니다. 하지만 제가 말하고 싶은 말을 해주셔서 감사합니다.하지만 아무도 저를 오해하려고하지 않습니다.
• $ pK_a $는 일반적으로 수용액에서 산도의 척도이지만, 다음과 같이 용매와 무관 한 조치가 있습니다. 양성자 친 화성 . 이 표에서 더 긍정적 인 것은 더 많은 발열을 의미하며, 이는 더 강한 염기와 더 약한 접합 산을 의미합니다. $ \ ce {C-H} $ 이온화에서 생성 된 몇 가지 음이온 (시안화물, 시클로 펜타 디에나 이드 및 트리클로로 메탄화물 포함)을보십시오. 시안화물이 그 위에 있습니다. 또한 시안화물의 양성자 친화력은 phenlote와 거의 동일합니다. 이는 $ \ ce {CH} $ 결합의 경우 이미 현저하게 산성입니다.
• Jan ‘의 설명은 산도와 CH 결합 사이에 널리 받아 들여지는 상관 관계에 기반을두고 있습니다. ‘의 극성, 이것은 원인이 아닙니다. IMHO, 원인은 시아 노 그룹이 수소에서 전자 구름을 빼내어 결합이 극성이되고 수소 결합이 더 강해지는 MO 그림 일 것입니다. 내가 틀렸다고 생각하면 내 지식에 기여하십시오. 그렇지 않으면이 질문에서 아무것도 배우지 않을 것입니다.
• @Huy 댓글에 지식 을 만 언급하신다면 이유를 이해할 수 있습니다. 누구도 ” 논쟁 “에 시간을 할애하지 않습니다.

문제의 핵심은 수소 결합이 아니라고 생각합니다. 최근에 미국 화학 올림피아드 (지역 섹션)에서 물질의 끓는점에 대한 질문을했습니다. 나는 자기 이온화가 끓는점과 녹는 점을 결정하는 데 중요한 역할을한다는 것을 발견했습니다. 끓는점이 가장 높은 물질에 대한 질문에 대한 대답은 순수한 황산이었는데, 이는 분명히 대부분자가 이온화가 가능합니다. 자가 이온화가 물질의 끓는점을 높일 수있는 이유는 공정에 의해 생성 된 결과 이온의 액체 내 이온 상호 작용 때문입니다. 이 강한 이온 상호 작용은 황산의 경우처럼 액체의 끓는점을 증가시킵니다.

동일한 개념이 여기에 적용될 수 있습니다. 자가 이온화가 가능한 시안화 수소 분자는 비록 그다지 크지는 않지만 액체 상태에서 이온을 생성 할 수 있습니다. 이 이온 상호 작용은 황산에 비해 매우 적을 수 있지만 물질의 끓는점을 증가시킵니다.

비교하면 암모니아의자가 이온화는 무시할 수있을 것이므로 가장 강력한 상호 작용은 수소 결합 일뿐입니다.

이 게시물은 조금 늦었지만 이것이 새로운 것을 제공하기를 바랍니다. 관점.