Bagaimana Anda Dapat Menentukan Jika Suatu Molekul Memiliki Titik Didih Lebih Tinggi?

Semua yang perlu Anda ketahui tentang cara mengurutkan molekul menurut mana yang memiliki titik didih lebih tinggi (tanpa melihat ke atas) ada di artikel ini. Mari kita mulai dengan beberapa dasar.

Saat mengamati panci berisi air di atas kompor, Anda tahu bahwa air sedang mendidih ketika Anda melihat gelembung-gelembung yang naik ke permukaan dan meletus.

Perbedaan antara penguapan dan pendidihan adalah bahwa dalam proses penguapan hanya molekul permukaan yang memiliki energi yang cukup untuk keluar dari fase cair dan menjadi gas. Sebaliknya, ketika cairan mendidih, molekul-molekul di bawah permukaan memiliki energi yang cukup untuk keluar dari fase cair dan menjadi gas.

Titik didih terjadi pada suhu yang sangat spesifik untuk setiap molekul. Itulah mengapa sering digunakan untuk mengidentifikasi zat yang tidak diketahui dalam kimia kualitatif. Alasan titik didih dapat diprediksi adalah karena dikendalikan oleh by kekuatan ikatan memegang atom dalam molekul bersama-sama, dan jumlah energi kinetik untuk memutuskan ikatan tersebut dapat diukur dan relatif dapat diandalkan.

Semua molekul memiliki kinetis energi; mereka bergetar. Ketika energi panas diterapkan pada cairan, molekul telah meningkatkan energi kinetik, dan mereka bergetar lebih banyak. Jika mereka cukup bergetar, mereka akan saling bertabrakan. Kekuatan penghancur molekul yang bertumbukan satu sama lain memungkinkan mereka mengatasi daya tarik yang mereka miliki terhadap molekul di sampingnya.

Kondisi apa yang harus ada agar cairan mendidih? Cairan mendidih ketika tekanan uap di atasnya sama dengan tekanan atmosfer.

• Kuncinya adalah untuk mengetahui ikatan mana yang membutuhkan lebih banyak energi untuk terjadinya pendidihan.
  Kekuatan ikatan dinilai terkuat hingga terlemah:
  Ionik > Ikatan H > Dipol > van der Waals
  Gugus fungsi lebih sedikit > Gugus fungsi lebih banyak (Amida> Asam> Alkohol> Keton atau Aldehid> Amina> Ester> Alkana)

Jika Anda membandingkan molekul untuk menentukan mana yang memiliki titik didih lebih tinggi, pertimbangkan gaya yang bekerja di dalam molekul. Ini dapat dikelompokkan ke dalam tiga faktor berikut.

Molekul-molekul dalam cairan tertarik satu sama lain. Ada empat jenis gaya antarmolekul, dan diurutkan di bawah ini dari yang terkuat hingga terlemah.

1. Ikatan ionik Ikatan ionik melibatkan elektron yang disumbangkan dari satu atom ke atom lain (misalnya NaCl, garam meja). Dalam contoh NaCl, ion natrium yang bermuatan positif ditempatkan di dekat ion klorida yang bermuatan negatif dan efek bersihnya adalah molekul yang secara elektrik netral. Kenetralan inilah yang membuat ikatan ion begitu kuat, dan mengapa dibutuhkan lebih banyak energi untuk memutuskan ikatan itu daripada jenis ikatan yang berbeda.
   
2. Ikatan hidrogen Sebuah atom hidrogen yang terikat pada atom lain dengan berbagi elektron valensi memiliki elektronegativitas rendah (misalnya HF, hidrogen fluorida). Awan elektron di sekitar atom fluor besar dan memiliki keelektronegatifan tinggi sedangkan awan elektron di sekitar atom hidrogen kecil dan memiliki keelektronegatifan jauh lebih sedikit. Ini mewakili ikatan kovalen polar di mana elektron dibagi secara tidak merata.
   Tidak semua ikatan hidrogen memiliki kekuatan yang sama, itu tergantung pada keelektronegatifan atom yang mengikatnya. Ketika hidrogen terikat pada fluor, ikatannya sangat kuat, ketika terikat dengan klorin, ia memiliki kekuatan sedang, dan ketika terikat dengan hidrogen lain, molekulnya non-polar dan sangat lemah.
   
3. Dipol-Dipol Gaya dipol terjadi ketika ujung positif molekul polar tertarik ke ujung negatif molekul polar lain (CH₃COCH₃, propanon).
   
4. Pasukan Van der Waals Gaya Van der Waals menjelaskan daya tarik bagian kaya elektron yang bergeser dari satu molekul ke bagian yang miskin elektron yang bergeser dari molekul lain (keadaan keelektronegatifan sementara, mis. Dia₂).

Molekul yang lebih besar lebih dapat terpolarisasi, yang merupakan daya tarik yang membuat molekul tetap bersama. Mereka membutuhkan lebih banyak energi untuk melarikan diri ke fase gas, sehingga molekul yang lebih besar memiliki titik didih yang lebih tinggi. Bandingkan natrium nitrat dan rubidium nitrat dalam hal berat molekul dan titik didih:

10852 Rubidium nitrat: https://www.alfa.com/en/catalog/010852/

Molekul yang membentuk rantai panjang dan lurus memiliki daya tarik yang lebih kuat terhadap molekul di sekitarnya karena mereka dapat mendekat. Molekul rantai lurus seperti butana (C₄H₁₀) memiliki perbedaan elektronegativitas kecil antara karbon dan hidrogen.

Molekul dengan oksigen ikatan rangkap, seperti butanon (C₄H₈O) memuncak di tengah di mana oksigen terikat pada rantai karbon. Titik didih butana mendekati 0 derajat Celcius, sedangkan titik didih butanon yang lebih tinggi (79,6 derajat Celcius) dapat dijelaskan oleh bentuk molekul, yang menciptakan gaya tarik menarik antara oksigen pada satu molekul dan hidrogen pada molekul tetangga molekul.

Fitur berikut akan memiliki efek menciptakan titik didih lebih tinggi:

• adanya rantai atom yang lebih panjang dalam molekul (lebih terpolarisasi)
• kelompok fungsional yang lebih terbuka (yaitu, di ujung rantai, bukan di tengah)
• peringkat polaritas gugus fungsi: Amida> Asam> Alkohol> Keton atau Aldehid> Amina> Ester> Alkana

1. Bandingkan ketiga senyawa ini:
   a) Amonia (NH .)₃), b) hidrogen peroksida (H₂HAI₂) dan c) air (H₂HAI)
   NH₃ bersifat non polar (lemah)
   H₂HAI₂ sangat terpolarisasi oleh ikatan hidrogen (sangat kuat)
   H₂O terpolarisasi oleh ikatan hidrogen (kuat)
   Anda akan memberi peringkat ini secara berurutan (terkuat hingga terlemah): H₂HAI₂>H₂O>NH₃
   
2. Bandingkan ketiga senyawa ini:
   a) Litium hidroksida (LiOH), b) heksana (C₆H₁₄) dan c) iso-butana (C₄H₁₀)
   LiOH bersifat ionik (sangat kuat)
   C₆H₁₄ adalah rantai lurus (kuat)
   C₄H₁₀ bercabang (lemah)
   Anda akan memberi peringkat ini secara berurutan (terkuat hingga terlemah): LiOH>C₆H₁₄>C₄H₁₀
   

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

Perhatikan dua item terakhir dalam tabel di atas. Asam asetat dan aseton adalah molekul berdasarkan dua karbon. Ikatan ganda oksigen dan gugus hidroksil (OH) dalam asam asetat membuat molekul ini sangat terpolarisasi, menyebabkan daya tarik antarmolekul yang lebih kuat. Aseton memiliki oksigen ikatan ganda di tengah, bukan di ujung, yang menciptakan interaksi yang lebih lemah antara molekul.

Efek dari peningkatan tekanan adalah untuk menaikkan titik didih. Perhatikan bahwa tekanan di atas cairan adalah menekan di permukaan, sehingga sulit bagi molekul untuk melarikan diri ke fase gas. Semakin banyak tekanan, semakin banyak energi yang dibutuhkan, sehingga titik didih lebih tinggi pada tekanan yang lebih tinggi.

Di dataran tinggi, tekanan atmosfer lebih rendah. Efeknya adalah titik didih lebih rendah pada ketinggian yang lebih tinggi. Untuk menunjukkan hal ini, di permukaan laut, air akan mendidih pada suhu 100 °C, tetapi di La Paz, Bolivia (ketinggian 11.942 kaki), air mendidih pada suhu sekitar 87°C. Waktu memasak untuk makanan yang direbus perlu diubah untuk memastikan makanan benar-benar matang.

Untuk meringkas hubungan antara titik didih dan tekanan, definisi didih berhubungan dengan tekanan uap yang sama dengan eksternal tekanan, sehingga masuk akal bahwa peningkatan tekanan eksternal akan membutuhkan peningkatan tekanan uap, yang dicapai dengan peningkatan kinetika energi.