물질에 따라 끓는점이 매우 다양하다는 사실을 눈치 채 셨을 것입니다. 예를 들어 에탄올은 물보다 낮은 온도에서 끓습니다. 프로판은 탄화수소와 가스이며 탄화수소의 혼합물 인 가솔린은 같은 온도에서 액체입니다. 각 분자의 구조에 대해 생각함으로써 이러한 차이점을 합리화하거나 설명 할 수 있습니다. 이 과정에서 일상적인 화학에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있습니다.
고체 또는 액체에서 분자를 결합하는 것이 무엇인지 생각해보십시오. 그들은 모두 에너지를 가지고 있습니다. 고체 상태에서 진동하거나 진동하고 액체 상태에서 서로 주위를 움직입니다. 그렇다면 왜 그들은 가스의 분자처럼 날아 가지 않는 것일까 요? 주변 공기의 압력을 경험하기 때문 만은 아닙니다. 분명히 분자간 힘이 이들을 하나로 묶고 있습니다.
액체 속의 분자가 그들을 붙잡고있는 힘에서 벗어나 빠져 나갈 때, 그들은 기체를 형성한다는 것을 기억하십시오. 그러나 분자간 힘을 극복하려면 에너지가 필요하다는 것도 알고 있습니다. 결과적으로, 그 액체의 운동 에너지 분자가 더 많을수록 (온도가 높을수록) 더 많이 빠져 나갈 수 있고 액체가 더 빨리 증발합니다.
온도를 계속 올리면 결국 액체 표면 아래에 기포가 형성되기 시작하는 지점에 도달하게됩니다. 즉, 끓기 시작합니다. 액체의 분자간 힘이 강할수록 더 많은 열이 필요하고 끓는점이 높아집니다.
모든 분자는 런던 분산력이라는 약한 분자간 인력을 경험합니다. 더 큰 분자는 더 강한 런던 분산력을 경험하고 막대 모양의 분자는 구형 분자보다 더 강한 런던 분산력을 경험합니다. 예를 들어 프로판 (C3H8)은 실온에서 기체이고 헥산 (C6H14)은 액체입니다. 탄소와 수소로 만들어졌지만 헥산은 더 큰 분자이며 더 강한 런던 분산을 경험합니다. 힘.
일부 분자는 극성이 있습니다. 즉, 한 영역에서는 부분적으로 음전하를 띠고 다른 영역에서는 부분적으로 양전하를 띠고 있습니다. 이 분자들은 서로 약하게 끌리는데 이런 종류의 끌림은 런던 분산력보다 약간 더 강합니다. 다른 모든 것이 동일하게 유지되면 극성이 더 많은 분자가 비극성 분자보다 끓는점이 더 높습니다. 예를 들어, o- 디클로로 벤젠은 극성이고 동일한 수의 염소, 탄소 및 수소 원자를 갖는 p- 디클로로 벤젠은 비극성입니다. 결과적으로 o-dichlorobenzene은 섭씨 180 도의 끓는점을 가지며 p-dichlorobenzene은 섭씨 174도에서 끓습니다.
수소가 질소, 불소 또는 산소에 부착 된 분자는 수소 결합이라고하는 상호 작용을 형성 할 수 있습니다. 수소 결합은 런던 분산력 또는 극성 분자 사이의 인력보다 훨씬 강합니다. 그들이 존재하는 곳에서는 끓는점을 실질적으로 지배하고 상승시킵니다.
예를 들어 물을 섭취하십시오. 물은 매우 작은 분자이므로 런던의 힘이 약합니다. 그러나 각 물 분자는 두 개의 수소 결합을 형성 할 수 있기 때문에 물의 끓는점은 섭씨 100 도의 비교적 높습니다. 에탄올은 물보다 더 큰 분자이며 더 강한 런던 분산력을 경험합니다. 그러나 수소 결합에 사용할 수있는 수소 원자가 하나뿐이기 때문에 수소 결합을 더 적게 형성합니다. 더 큰 런던 힘은 차이를 메우기에 충분하지 않으며 에탄올은 물보다 끓는점이 낮습니다.
이온은 양전하 또는 음전하를 가지므로 반대 전하를 가진 이온쪽으로 끌립니다. 반대 전하를 가진 두 이온 사이의 인력은 매우 강하며 실제로 수소 결합보다 훨씬 강합니다. 소금 결정을 함께 묶는 것은 이러한 이온 이온 매력입니다. 소금은 섭씨 1,400도 이상에서 끓기 때문에 좋은 일입니다.
다음과 같이 강도 순으로 이온 간 힘과 분자간 힘의 순위를 매 깁니다.
이온-이온 (이온 사이의 끌림) 수소 결합 이온-쌍극자 (극성 분자에 끌리는 이온) 쌍극-쌍극자 (서로 끌리는 두 개의 극성 분자) 런던 분산력
액체 또는 고체에서 분자 사이의 힘의 강도는 그들이 경험하는 서로 다른 상호 작용의 합계입니다.