Chociaż określenie dokładnej temperatury wrzenia substancji może być trudne, wiele czynników odgrywa rolę w celu porównania, czy substancja ma wyższą temperaturę wrzenia niż inne.
1) Siła międzycząsteczkowa . Zauważ, że jest to „siła międzycząsteczkowa” zamiast „siła wewnątrzcząsteczkowa”. Powodem jest to, że gdy gotujesz coś, co chcesz przekształcić substancję ze stanu ciekłego w stan gazowy, można to osiągnąć tylko przez osłabienie połączenia cząsteczek, a nie przez zerwanie wewnątrzcząsteczkowego wiązania cząsteczki. Istnieją generalnie trzy rodzaje sił międzycząsteczkowych: siła dyspersji London [najsłabsza], dipol-dipol i wiązania wodorowe [najsilniejsze]. Im większa siła, tym większa ilość energii potrzebna do zerwania połączenia między cząsteczkami, a zatem temperatura wrzenia jest wyższa.
- Siła dyspersyjna London (LDF / Van der Waals) zwykle występuje, gdy nie ma znaczącego dipola w cząsteczce (propan, heksan)
- Dipol-dipol występuje, gdy istnieje obserwowalna różnica ładunków między atomami w cząsteczce. Widać to w przypadku chlorowodoru. Atom chloru jest bardziej elektroujemny, dlatego przyciąga również bardziej elektrododatnie wodory z innych cząsteczek (ale nie wiąże się z nimi).
- Wiązanie wodorowe jest najsilniejsze. Występuje, gdy cząsteczka ma atom wodoru związany z atomem F (fluorem), O (tlenem) lub N (azotem). Te atomy są silnie elektroujemne. Dzieje się tak w przypadku wody $ H_2O $ . Zalecam zastanowienie się, dlaczego wiązanie wodorowe jest najsilniejsze, a Van der Waals (siła dyspersji Londynu) jest najsłabszą siłą międzycząsteczkową.
2). Masa cząsteczkowa . Załóżmy, że masz dwie substancje, z których obie oddziałują za pośrednictwem LDF. Inną rzeczą do rozważenia jest masa cząsteczki. Jeśli cząsteczka jest większy, to powierzchnia jest większa, co skutkuje większym LDF. To prowadzi nas do wniosku, że masa cząsteczki jest proporcjonalna do temperatury wrzenia.
3). Oddziały . W alkanach (składających się tylko z C i H) ogólnie alkan o prostym łańcuchu ma wyższą temperaturę wrzenia niż podobne rozgałęzione alkany ze względu na powierzchnię między dwiema sąsiednimi cząsteczkami. Byłoby to trudniejsze, gdyby alkan miał rozgałęzienia. Porównaj: 2,3-dimetylobutan i heksan. Oba mają 6 atomów węgla, ale temperatura wrzenia 2,3-dimetylobutanu wynosi 331,15 K, a heksanu 341,15 K.
Spójrz na swój przypadek. $ H_2O $ zawiera tlen, czyli wiązanie wodorowe. Chociaż elektroujemność wodoru, selenu, siarki i telluru wynosi około 0,1 – 0,48 różnicy, tak naprawdę nie przyczynia się ona zbytnio do ogólnego dipola cząsteczki. Te trzy elementy muszą więc oddziaływać z LDF. Widzimy, że cząsteczka masa siarki < selenu < telluru (S < Se < Te). Z tego, co wiemy, im większa masa, tym wyższa temperatura wrzenia.
Z tego miejsca możemy stwierdzić, że: $ H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O $
Szybkie wyszukiwanie w Google pokaże nam, że temperatura wrzenia tych cząsteczek to: $ H_2S (-60) < H_2Se ( -41,25) < H_2Te (-2,2) < H_2O $ (100)
Punkt wrzenia czy ja Punkty zapłonu związków zależą od działających między nimi sił międzycząsteczkowych. Teraz widzimy, że wiązania wodorowe są obecne w $ H_2O $ , co powoduje wśród nich najwyższą temperaturę wrzenia.W innych związkach między cząsteczkami działają siły dyspersyjne, które zwiększają się wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej. Tak więc $ H_2Te $ ma największą siłę rozpraszania, więc spośród pozostałych trzech ma wysoką temperaturę wrzenia, a następnie $ H_2Se $ i $ H_2S $ . Stąd kolejność zwiększania temperatury wrzenia to $$ H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O $$ I aby odpowiedzieć na twoje pytanie, H2S ma najniższą temperaturę wrzenia.