Perché il punto di ebollizione aumenta quando il raggio atomico aumenta negli alogeni?

Gli alogeni includono fluoro, cloro, bromo, iodio e astato. A temperatura ambiente, gli alogeni più leggeri sono gas, il bromo è un liquido e gli alogeni più pesanti sono solidi, riflettendo l'intervallo di punti di ebollizione presenti nel gruppo. Il punto di ebollizione del fluoro è -188 gradi Celsius (-306 gradi Fahrenheit), mentre il punto di ebollizione dello iodio è 184 gradi Celsius (363 gradi Fahrenheit), una differenza che, come il raggio atomico, è associata a atomi più alti massa.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Gli alogeni più pesanti hanno più elettroni nei loro gusci di valenza. Questo può rendere le forze di Van der Waals più forti, aumentando leggermente il punto di ebollizione.

Gli alogeni sono membri di quello che sulla tavola periodica viene chiamato Gruppo 17, che prendono il nome perché rappresentano la diciassettesima colonna da sinistra. Gli alogeni esistono tutti come molecole biatomiche in natura. In altre parole, esistono come due atomi uniti dell'elemento. Gli alogeni reagiscono con i metalli per formare alogenuri e sono agenti ossidanti, in particolare il fluoro, che è l'elemento più elettronegativo. Gli alogeni più leggeri sono più elettronegativi, di colore più chiaro e hanno punti di fusione e di ebollizione inferiori rispetto agli alogeni più pesanti.

Le forze che tengono insieme le molecole di alogeni sono chiamate forze di dispersione di Van der Waals. Queste sono le forze di attrazione intermolecolare che devono essere vinte affinché gli alogeni liquidi raggiungano i loro punti di ebollizione. Gli elettroni si muovono in modo casuale attorno al nucleo di un atomo. In qualsiasi momento, potrebbero esserci più elettroni su un lato di una molecola, creando una carica negativa temporanea su quel lato e una carica positiva temporanea sull'altro lato: un dipolo istantaneo. I poli temporanei negativi e positivi di diverse molecole si attraggono e la somma delle forze temporanee risulta in una debole forza intermolecolare.

I raggi atomici tendono a ridursi man mano che ci si sposta da sinistra a destra lungo la tavola periodica ea ingrandirsi man mano che si scende lungo la tavola periodica. Gli alogeni fanno tutti parte dello stesso gruppo. Tuttavia, man mano che scendi nella tavola periodica, gli alogeni con numeri atomici più grandi sono più pesanti, hanno un raggio atomico più grande e hanno più protoni, neutroni ed elettroni. Il raggio atomico non influenza il punto di ebollizione, ma entrambi sono influenzati dal numero di elettroni associati agli alogeni più pesanti.

Gli alogeni più pesanti hanno più elettroni nei loro gusci di mantovana, creando maggiori opportunità per gli squilibri temporanei che creano le forze di Van der Waals. Con maggiori opportunità di creare dipoli istantanei, i dipoli si verificano più frequentemente, rendendo le forze di Van der Waals più forti tra le molecole di alogeni più pesanti. Ci vuole più calore per superare queste forze più forti, il che significa che i punti di ebollizione sono più alti per gli alogeni più pesanti. Le forze di dispersione di Van der Waals sono le forze intermolecolari più deboli, quindi i punti di ebollizione degli alogeni come gruppo sono generalmente bassi.