Hoe het kookpunt van stoffen bepalen? [gesloten]

Hoewel het misschien moeilijk is om het exacte kookpunt van een stof te bepalen, spelen veel factoren een rol om te vergelijken of een stof een hoger kookpunt heeft dan de andere.

1) Intermoleculaire kracht . Merk op dat het “intermoleculaire kracht” is in plaats van “intramoleculaire kracht”. De reden is dat wanneer je iets kookt, je de substantie van vloeibare toestand naar gasvorm wilt transformeren, en dat kan alleen worden bereikt door de verbinding van moleculen te verzwakken, niet door de intramoleculaire binding van een molecuul te verbreken. Er zijn over het algemeen drie soorten intermoleculaire kracht: Londense dispersiekracht [zwakste], dipool-dipool en waterstofbruggen [sterkste]. Hoe sterker de kracht, hoe groter de hoeveelheid energie die nodig is om de verbinding tussen de moleculen te verbreken, dus het kookpunt is hoger.

1. London-dispersiekracht (LDF / Van der Waals) treedt meestal op wanneer er geen significante dipool in het molecuul bestaat (propaan, hexaan)
2. Dipool-dipool treedt op wanneer er sprake is een waarneembare hoeveelheid ladingsverschil tussen atomen in een molecuul. Dit is te zien in het geval van waterstofchloride. Het chlooratoom is elektronegatiever, dus het trekt ook de meer elektropositieve waterstofatomen van andere moleculen aan (maar bindt er niet aan).
3. De waterstofbinding is de sterkste. Het treedt op als een molecuul een waterstofatoom gebonden aan F (fluor), O (zuurstof) of N (stikstof). Deze atomen zijn sterk elektronegatief. Dit gebeurt in het geval van water $ H_2O $ . Ik raad u aan te bedenken waarom de waterstofbinding de sterkste is en de Van der Waals (Londense dispersiekracht) de zwakste intermoleculaire kracht.

2). Molecuulmassa . Stel dat u twee stoffen heeft, die beide toevallig via LDF interageren. Een ander ding om te overwegen is de massa van het molecuul. Als het molecuul is groter, dan is het oppervlak groter, wat resulteert in een groter LDF. Dit leidt ons tot de conclusie dat de massa van het molecuul evenredig is met het kookpunt.

3). Branches . In alkanen (bestaande uit alleen C en H) heeft in het algemeen een alkaan met een rechte keten een hoger kookpunt dan vergelijkbare vertakte alkanen vanwege het oppervlak tussen twee aangrenzende moleculen. Dit zou moeilijker zijn als het alkaan vertakkingen heeft. Vergelijk: 2,3-dimethylbutaan en hexaan. Beide hebben 6 koolstofatomen, maar het kookpunt van 2,3-dimethylbutaan is 331,15 K, terwijl hexaan 341,15 K is.

Bekijk uw casus. $ H_2O $ bevat zuurstof, dus waterstofbinding. Hoewel de elektronegativiteit van waterstof, selenium, zwavel en telluur ongeveer 0,1 – 0,48 verschil is, draagt het niet echt veel bij aan de totale dipool van het molecuul. Dus deze drie moeten een interactie aangaan met LDF. We kunnen zien dat het moleculaire massa zwavel < selenium < tellurium (S < Se < Te). Van wat we weten, hoe groter de massa, hoe groter het kookpunt.

Vanaf dit punt kunnen we zien dat: $ H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O $

En een snelle Google-zoekopdracht zal ons laten zien dat het kookpunt van deze moleculen zijn: $ H_2S (-60) < H_2Se ( -41,25) < H_2Te (-2.2) < H_2O $ (100)

Kookpunt of ik De verbindingspunten van verbindingen zijn afhankelijk van de intermoleculaire krachten die tussen hen inwerken. Nu kunnen we hier zien dat waterstofbinding aanwezig is in $ H_2O $ resulterend in het hoogste kookpunt onder hen.In de andere verbindingen werken dispersiekrachten tussen de moleculen die toenemen naarmate de molecuulmassa toeneemt. Dus $ H_2Te $ heeft de sterkste spreidingskracht, dus van de andere drie heeft het een hoog kookpunt gevolgd door $ H_2Se $ en $ H_2S $ . Daarom is de volgorde van het stijgende kookpunt $$ H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O $$ En om uw vraag te beantwoorden heeft H2S het laagste kookpunt.