Deși poate fi dificil să se determine punctul de fierbere exact al unei substanțe, mulți factori se joacă pentru a compara dacă o substanță are un punct de fierbere mai mare decât celelalte.
1) Forța intermoleculară . Observați că este „forță intermoleculară” în loc de „forță intramoleculară”. Motivul fiind că atunci când fierbeți ceva, doriți să transformați substanța din stare lichidă în stare gazoasă, iar acest lucru poate fi realizat numai prin slăbirea conexiunii moleculelor, nu prin ruperea legăturii intramoleculare a unei molecule. În general, există trei tipuri de forță intermoleculară: forța de dispersie a Londrei [cea mai slabă], dipolul-dipolul și legăturile de hidrogen [cea mai puternică]. Cu cât forța este mai puternică, cu atât este mai mare cantitatea de energie necesară pentru a întrerupe conexiunea dintre molecule, astfel punctul de fierbere este mai mare.
- Forța de dispersie din Londra (LDF / Van der Waals) apare de obicei atunci când nu există dipol semnificativ în moleculă (propan, hexan)
- Dipol-dipol apare atunci când există o cantitate observabilă de diferență de sarcină între atomii dintr-o moleculă. Acest lucru poate fi observat în cazul clorurii de hidrogen. Atomul de clor este mai electronegativ, astfel atrage și hidrogenii mai electropozitivi ai altor molecule (dar nu se leagă cu ei).
- Legătura de hidrogen este cea mai puternică. Apare dacă o moleculă are o atom de hidrogen legat fie de F (fluor), O (oxigen), fie de N (azot). Acești atomi sunt extrem de electronegativi. Acest lucru se întâmplă în cazul apei $ H_2O $ . Vă recomand să vă gândiți de ce legătura de hidrogen este cea mai puternică și Van der Waals (forța de dispersie din Londra) este cea mai slabă forță intermoleculară.
2). Masa moleculară . Să presupunem că aveți două substanțe, ambele interacționând prin LDF. Un alt lucru de luat în considerare este masa moleculei. Dacă molecula este mai mare, atunci suprafața este mai mare, ceea ce duce la un LDF mai mare. Acest lucru ne conduce la concluzia că masa moleculei este proporțională cu punctul de fierbere.
3). Sucursale . În alcani (constând numai din C și H), în general un alcan cu lanț drept are un punct de fierbere mai mare decât alcanii ramificați similari datorită suprafeței dintre două molecule adiacente. Acest lucru ar fi mai greu dacă alcanul are ramuri. Comparați: 2,3-dimetilbutan și hexan. Ambele au 6 carboni, dar punctul de fierbere al 2,3-dimetilbutanului este de 331,15 K, în timp ce hexanul este de 341,15 K.
Aruncați o privire asupra cazului dumneavoastră. $ H_2O $ are oxigen în el, deci legătura de hidrogen. Deși electronegativitatea hidrogenului, a seleniului, a sulfului și a telurului au o diferență de 0,1 – 0,48, nu contribuie cu adevărat la dipolul general al moleculei. Deci, aceștia trei trebuie să interacționeze cu LDF. Putem vedea că molecula masa de sulf < seleniu < telur (S < Se < Te). Din câte știm, cu cât masa este mai mare, cu atât este mai mare punctul de fierbere.
Din acest punct putem spune că: $ H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O $
Și o căutare rapidă pe Google ne va arăta că punctul de fierbere al acestor molecule este: $ H_2S (-60) < H_2Se ( -41,25) < H_2Te (-2.2) < H_2O $ (100)
Punct de fierbere sau eu Punctele de compunere ale compușilor depind de forțele intermoleculare care acționează între ele. Acum putem vedea că legătura de hidrogen este prezentă în $ H_2O $ rezultând cel mai înalt punct de fierbere dintre ele.În ceilalți compuși, forțele de dispersie acționează între molecule, care continuă să crească odată cu creșterea masei moleculare. Așadar, $ H_2Te $ are cea mai puternică forță de dispersie, astfel încât în restul de trei are un punct de fierbere ridicat urmat de $ H_2Se $ și $ H_2S $ . Prin urmare, ordinea creșterii punctului de fierbere este $$ H_2S < H_2Se < H_2Te < H_2O $$ Și pentru a răspunde la întrebarea dvs. H2S are cel mai scăzut punct de fierbere.