分子の沸点が高いかどうかをどのように判断できますか？

この記事には、沸点の高い分子を（調べずに）ランク付けする方法について知っておく必要のあるすべてのものがあります。 いくつかの基本から始めましょう。

ストーブの上で鍋の水を観察すると、泡が表面に浮き上がって飛び出すのを見ると、水が沸騰していることがわかります。

蒸発と沸騰の違いは、蒸発の過程で液相を脱出して気体になるのに十分なエネルギーを持っているのは表面分子だけであるということです。 一方、液体が沸騰すると、表面下の分子は液相から逃げて気体になるのに十分なエネルギーを持っています。

沸点は、各分子の非常に特定の温度で発生します。 そのため、定性化学で未知の物質を特定するためによく使用されます。 沸点が予測可能である理由は、沸点が 絆の強さ 分子内の原子を一緒に保持し、それらの結合を切断するための運動エネルギーの量は測定可能であり、比較的信頼性があります。

すべての分子は持っています キネティック エネルギー; 彼らは振動しています。 液体に熱エネルギーを加えると、分子の運動エネルギーが増加し、振動が大きくなります。 それらが十分に振動する場合、それらは互いにぶつかります。 互いにぶ​​つかる分子の破壊的な力は、それらがそれらの隣の分子に対して持っている魅力を克服することを可能にします。

液体が沸騰するにはどのような条件が存在する必要がありますか？ 液体は、その上の蒸気圧が大気圧に等しくなると沸騰します。

• 重要なのは、沸騰が発生するためにどの結合がより多くのエネルギーを必要とするかを知ることです。
  接着強度 最強から最弱と評価された：
  イオン>水素結合>双極子>ファンデルワールス
  より少ない官能基>より多くの官能基（アミド>酸>アルコール>ケトンまたはアルデヒド>アミン>エステル>アルカン）

分子を比較してどちらが沸点が高いかを判断する場合は、分子内で作用している力を考慮してください。 これらは、次の3つの要因に分類できます。

液体内の分子は互いに引き付けられます。 分子間力には4種類あり、以下の順に強いものから弱いものの順に並べています。

1. イオン結合 イオン結合には、ある原子から別の原子に電子が供与されることが含まれます（NaCl、食卓塩など）。 NaClの例では、正に帯電したナトリウムイオンが負に帯電した塩化物イオンのすぐ近くに保持され、正味の効果は電気的に中性の分子です。 イオン結合を非常に強くするのはこの中性であり、その結合を切断するのに別の種類の結合よりも多くのエネルギーが必要な理由です。
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2. 水素結合 原子価電子を共有することによって別の原子に結合している水素原子は、電気陰性度が低くなります（HF、フッ化水素など）。 フッ素原子の周りの電子雲は大きく、電気陰性度が高いのに対し、水素原子の周りの電子雲は小さく、電気陰性度がはるかに低くなっています。 これは、電子が不均等に共有される極性共有結合を表しています。
   すべての水素結合が同じ強度を持っているわけではありません。それは、結合している原子の電気陰性度に依存します。 水素がフッ素に結合している場合、結合は非常に強く、塩素と結合している場合は中程度の強度を持ち、別の水素と結合している場合、分子は無極性で非常に弱いです。
   
3. ダイポール-ダイポール 双極子力は、極性分子の正の端が別の極性分子の負の端に引き付けられるときに発生します（CH₃COCH₃、プロパノン）。
   
4. ファンデルワールス力 ファンデルワールス力は、1つの分子のシフトする電子が豊富な部分の引力を説明します 別の分子の電子不足部分のシフト（電気陰性度の一時的な状態、例： 彼₂).

より大きな分子はより分極性であり、それは分子を一緒に保つ魅力です。 それらは気相に逃げるためにより多くのエネルギーを必要とするので、より大きな分子はより高い沸点を持ちます。 分子量と沸点の観点から硝酸ナトリウムと硝酸ルビジウムを比較します。

10852硝酸ルビジウム： https://www.alfa.com/en/catalog/010852/

長くまっすぐな鎖を形成する分子は、近づくことができるため、周囲の分子に対してより強い引力を持っています。 ブタンのような直鎖分子（C₄H₁₀）炭素と水素の電気陰性度の差はわずかです。

ブタノン（C₄H₈O）は、酸素が炭素鎖に結合している中央でピークになります。 ブタンの沸点は0℃に近いのに対し、ブタノンのより高い沸点（79.6℃）は 分子の形状によって説明されます。これは、ある分子の酸素と隣接する分子の水素の間に引力を生み出します。 分子。

次の機能は、を作成する効果があります より高い沸点:

• 分子内の原子のより長い鎖の存在（より分極性）
• より露出している官能基（つまり、チェーンの途中ではなく、チェーンの最後）
• 官能基の極性ランキング：アミド>酸>アルコール>ケトンまたはアルデヒド>アミン>エステル>アルカン

1. これらの3つの化合物を比較します。
   a）アンモニア（NH₃）、b）過酸化水素（H₂O₂）およびc）水（H₂O）
   NH₃ 無極性（弱い）
   H₂O₂ 水素結合によって強く分極されている（非常に強い）
   H₂Oは水素結合によって分極されています（強い）
   これらを順番にランク付けします（最も強いものから最も弱いものへ）：H₂O₂> H₂O> NH₃
   
2. これらの3つの化合物を比較します。
   a）水酸化リチウム（LiOH）、b）ヘキサン（C₆H₁₄）およびc）イソブタン（C₄H₁₀)
   LiOHはイオン性です（非常に強い）
   C₆H₁₄ ストレートチェーンです（強い）
   C₄H₁₀ 分岐している（弱い）
   これらを順番にランク付けします（最も強いものから最も弱いものへ）：LiOH> C₆H₁₄> C₄H₁₀
   

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

上記の表の最後の2つの項目に注意してください。 酢酸とアセトンは、2つの炭素に基づく分子です。 酢酸の二重結合した酸素とヒドロキシル（OH）基により、この分子は非常に分極し、分子間引力が強くなります。 アセトンは、末端ではなく中央に二重結合した酸素を持っているため、分子間の相互作用が弱くなります。

圧力を上げる効果は、沸点を上げることです。 液体の上の圧力は 押し下げる 表面上で、分子が気相に逃げることを困難にします。 圧力が高いほど、より多くのエネルギーが必要になるため、圧力が高いほど沸点が高くなります。

高地では、大気圧は低くなります。 この効果は、標高が高くなると沸点が低くなることです。 これを実証するために、海面では、水は100°Cで沸騰しますが、ボリビアのラパス（標高11,942フィート）では、水は約87°Cで沸騰します。 茹でた食品の調理時間は、食品が完全に調理されるように変更する必要があります。

沸点と圧力の関係を要約すると、沸騰の定義は、蒸気圧が外部に等しいことに関連しています。 圧力、したがって、外圧の増加は蒸気圧の増加を必要とすることは理にかなっています、それは運動の増加によって達成されます エネルギー。