¿Cómo se puede determinar si una molécula tiene un punto de ebullición más alto?

Todo lo que necesita saber sobre cómo clasificar las moléculas según cuál tiene el punto de ebullición más alto (sin buscarlo) está en este artículo. Comencemos con algunos conceptos básicos.

Al observar una olla de agua en la estufa, sabes que el agua está hirviendo cuando ves burbujas que suben a la superficie y revientan.

La diferencia entre evaporación y ebullición es que en el proceso de evaporación son solo las moléculas de la superficie las que tienen suficiente energía para escapar de la fase líquida y convertirse en gas. Cuando un líquido hierve, por otro lado, las moléculas debajo de la superficie tienen suficiente energía para escapar de la fase líquida y convertirse en gas.

El punto de ebullición se produce a una temperatura muy específica para cada molécula. Es por eso que a menudo se usa para identificar una sustancia desconocida en química cualitativa. La razón por la que el punto de ebullición es predecible es porque está controlado por el

Todas las moléculas tienen cinético energía; están vibrando. Cuando se aplica energía térmica a un líquido, las moléculas tienen mayor energía cinética y vibran más. Si vibran lo suficiente, chocan entre sí. La fuerza disruptiva de las moléculas que chocan entre sí les permite superar la atracción que tienen por las moléculas a su lado.

¿Qué condición debe existir para que hierva un líquido? El líquido hierve cuando la presión de vapor por encima de él es igual a la presión atmosférica.

• La clave es saber qué enlaces requieren más energía para que se produzca la ebullición.
  Fuerza de unión clasificado de más fuerte a más débil:
  Iónico> H-bond> Dipolo> van der Waals
  Menos grupos funcionales> Más grupos funcionales (amida> ácido> alcohol> cetona o aldehído> amina> éster> alcano)

Si está comparando moléculas para determinar cuál tiene el punto de ebullición más alto, considere las fuerzas que actúan dentro de la molécula. Estos se pueden agrupar en los siguientes tres factores.

Las moléculas dentro del líquido se atraen entre sí. Hay cuatro tipos de fuerzas intermoleculares y se enumeran a continuación en orden de más fuerte a más débil.

1. Enlace iónico El enlace iónico implica la donación de un electrón de un átomo a otro (por ejemplo, NaCl, sal de mesa). En el ejemplo de NaCl, el ión de sodio con carga positiva se mantiene muy cerca del ión de cloruro con carga negativa y el efecto neto es una molécula que es eléctricamente neutra. Es esta neutralidad lo que hace que el enlace iónico sea tan fuerte, y por qué se necesitaría más energía para romper ese enlace que un tipo diferente de enlace.
   
2. Enlace de hidrógeno Un átomo de hidrógeno que está unido a otro átomo al compartir su electrón valente tiene una electronegatividad baja (por ejemplo, HF, fluoruro de hidrógeno). La nube de electrones alrededor del átomo de flúor es grande y tiene alta electronegatividad, mientras que la nube de electrones alrededor del átomo de hidrógeno es pequeña y tiene mucha menos electronegatividad. Esto representa un enlace covalente polar en el que los electrones se comparten de manera desigual.
   No todos los enlaces de hidrógeno tienen la misma fuerza, depende de la electronegatividad del átomo al que está unido. Cuando el hidrógeno se une al flúor, el enlace es muy fuerte, cuando se une al cloro tiene una fuerza moderada, y cuando se une a otro hidrógeno, la molécula es no polar y es muy débil.
   
3. Dipolo-dipolo Una fuerza dipolar ocurre cuando el extremo positivo de una molécula polar es atraído por el extremo negativo de otra molécula polar (CH₃COCHE₃, propanona).
   
4. las fuerzas de van der Waals Las fuerzas de Van der Waals explican la atracción de la porción cambiante rica en electrones de una molécula a la porción cambiante pobre en electrones de otra molécula (estados temporales de electronegatividad, p. ej. Él₂).

Una molécula más grande es más polarizable, lo que es una atracción que mantiene unidas a las moléculas. Necesitan más energía para escapar a la fase gaseosa, por lo que la molécula más grande tiene el punto de ebullición más alto. Compare el nitrato de sodio y el nitrato de rubidio en términos de peso molecular y punto de ebullición:

10852 Nitrato de rubidio: https://www.alfa.com/en/catalog/010852/

Las moléculas que forman cadenas largas y rectas tienen una atracción más fuerte hacia las moléculas que las rodean porque pueden acercarse. Una molécula de cadena lineal como el butano (C₄H₁₀) tiene una pequeña diferencia de electronegatividad entre el carbono y el hidrógeno.

Una molécula con oxígeno de doble enlace, como la butanona (C₄H₈O) tiene un pico en el medio donde el oxígeno está unido a la cadena de carbono. El punto de ebullición del butano está cerca de 0 grados Celsius, mientras que el punto de ebullición más alto de la butanona (79,6 grados Celsius) puede ser explicado por la forma de la molécula, que crea una fuerza de atracción entre el oxígeno en una molécula y el hidrógeno en una vecina molécula.

Las siguientes funciones tendrán el efecto de crear una punto de ebullición más alto:

• la presencia de una cadena de átomos más larga en la molécula (más polarizable)
• grupos funcionales que están más expuestos (es decir, al final de una cadena, en lugar de en el medio)
• la clasificación de polaridad de los grupos funcionales: amida> ácido> alcohol> cetona o aldehído> amina> éster> alcano

1. Compare estos tres compuestos:
   a) Amoníaco (NH₃), b) peróxido de hidrógeno (H₂O₂) yc) agua (H₂O)
   NUEVA HAMPSHIRE₃ es no polar (débil)
   H₂O₂ está fuertemente polarizado por enlaces de hidrógeno (muy fuerte)
   H₂O está polarizado por enlaces de hidrógeno (fuerte)
   Los clasificaría en orden (de más fuerte a más débil): H₂O₂> H₂O> NH₃
   
2. Compare estos tres compuestos:
   a) hidróxido de litio (LiOH), b) hexano (C₆H₁₄) yc) isobutano (C₄H₁₀)
   LiOH es iónico (muy fuerte)
   C₆H₁₄ es una cadena recta (fuerte)
   C₄H₁₀ es ramificado (débil)
   Los clasificaría en orden (de más fuerte a más débil): LiOH> C₆H₁₄> C₄H₁₀
   

https://www.engineeringtoolbox.com/inorganic-salt-melting-boiling-point-water-solubility-density-liquid-d_1984.html

Tenga en cuenta los dos últimos elementos de la tabla anterior. El ácido acético y la acetona son moléculas basadas en dos carbonos. El oxígeno de doble enlace y el grupo hidroxilo (OH) del ácido acético hacen que esta molécula esté muy polarizada, lo que provoca una atracción intermolecular más fuerte. La acetona tiene un oxígeno de doble enlace en el medio, en lugar de al final, lo que crea interacciones más débiles entre las moléculas.

El efecto de aumentar la presión es aumentar el punto de ebullición. Considere que la presión sobre el líquido es presionando en la superficie, lo que dificulta que las moléculas escapen a la fase gaseosa. A mayor presión, más energía se requiere, por lo que el punto de ebullición es mayor a presiones más altas.

A grandes altitudes, la presión atmosférica es menor. El efecto de esto es que los puntos de ebullición son menores a mayores altitudes. Para demostrar esto, a nivel del mar, el agua hierve a 100 ° C, pero en La Paz, Bolivia (altitud 11,942 pies), el agua hierve a unos 87 ° C. Los tiempos de cocción de los alimentos hervidos deben cambiarse para garantizar que estén completamente cocidos.

Para resumir la relación entre el punto de ebullición y la presión, la definición de ebullición se refiere a que la presión de vapor es igual a la externa. presión, por lo que tiene sentido que un aumento en la presión externa requiera un aumento en la presión de vapor, que se logra mediante un aumento en la cinética energía.