Punkty wrzenia to jeden z zestawu cech fizycznych wymienionych dla pierwiastków i związków w tabelach, które mogą wydawać się nieskończone. Jeśli przyjrzysz się dokładniej, zobaczysz, jak struktura chemiczna i sposoby interakcji związków wpływają na obserwowane właściwości. Alkohole i alkany to klasy związków organicznych, które zawierają węgiel. Ich grupy funkcyjne lub części struktury chemicznej, które są używane do ich klasyfikacji, są odpowiedzialne za ich temperaturę wrzenia.
Wpływ masy molowej na temperaturę wrzenia
Porównując temperatury wrzenia dwóch związków, ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest masa molowa. Masa molowa jest miarą liczby protonów i neutronów w cząsteczce lub wielkości cząsteczki. Wyższe masy molowe prowadzą do wyższych temperatur wrzenia. Siły międzycząsteczkowe utrzymują razem cząsteczki cieczy, a większe cząsteczki mają większe siły międzycząsteczkowe. Z tego powodu ważne jest porównywanie cząsteczek o podobnej masie molowej w celu zbadania, jak ich struktura wpływa na temperaturę wrzenia.
Struktura alkoholi i alkanów
Alkohole są definiowane przez grupę hydroksylową (wodór związany z tlenem). Tlen jest przyłączony do węgla, łańcucha węglowego lub bardziej złożonej struktury organicznej. Przykładem alkoholu jest etanol dodawany do paliwa samochodowego. Alkany to najprostsze związki organiczne, zawierające tylko węgiel i wodór. Grupa funkcyjna dla alkanów to po prostu węgiel z dołączonymi do niego trzema wodorami. Ta grupa funkcyjna może być przyłączona do wodoru, innego węgla lub łańcucha węgli. Przykładem alkanu jest pentan, pięciowęglowy łańcuch z dziesięcioma przyłączonymi do niego wodorami.
Rodzaje wiązań międzycząsteczkowych
Istnieją wiązania, które utrzymują razem atomy cząsteczki, a także wiązania międzycząsteczkowe, które są siłami przyciągania między cząsteczkami. Różne wiązania międzycząsteczkowe od najsilniejszych do najsłabszych to: wiązania jonowe, wiązania wodorowe, wiązania dipol-dipol i siły Van der Waalsa. Przeciwieństwa przyciągają się na poziomie molekularnym, a ujemnie naładowane elektrony są przyciągane do dodatnich protonów w innych cząsteczkach. Wiązania jonowe to przyciąganie między atomem, któremu brakuje elektronu, a atomem, który ma dodatkowy elektron. Pozostałe wiązania to przyciąganie, które wynika z chwilowego spędzania przez elektrony większej ilości czasu po jednej stronie a cząsteczka, tworząc ujemne i dodatnie bieguny, które przyciągają do przeciwnie naładowanych biegunów na innych cząsteczkach.
Jak wiązania międzycząsteczkowe wpływają na punkty wrzenia
Punkty wrzenia to temperatury, w których ciecze zamieniają się w gazy. Temperatura reprezentuje energię potrzebną do pokonania sił międzycząsteczkowych i umożliwienia cząsteczkom oddalania się od siebie. Grupa hydroksylowa w alkoholach tworzy wiązania wodorowe, silne oddziaływanie międzycząsteczkowe, którego pokonanie wymaga dużej ilości energii. Wiązania między alkanami to siły Van der Waalsa, najsłabsze oddziaływanie międzycząsteczkowe, więc osiągnięcie temperatury wrzenia alkanów nie wymaga tyle energii.