Bir Molekülün Daha Yüksek Kaynama Noktasına Sahip Olduğunu Nasıl Belirleyebilirsiniz?

Molekülleri hangisinin daha yüksek kaynama noktasına sahip olduğuna göre (aramadan) nasıl sıralayacağınız hakkında bilmeniz gereken her şey bu makalede. Bazı temel bilgilerle başlayalım.

Ocakta bir kap su gözlemlerken, yüzeye çıkan ve patlayan kabarcıklar gördüğünüzde suyun kaynadığını bilirsiniz.

Buharlaşma ve kaynama arasındaki fark, buharlaşma sürecinde sıvı fazdan kaçmak ve gaz haline gelmek için yeterli enerjiye sahip olan sadece yüzey molekülleridir. Öte yandan bir sıvı kaynadığında, yüzeyin altındaki moleküller sıvı fazdan kaçmak ve gaz haline gelmek için yeterli enerjiye sahiptir.

Kaynama noktası, her molekül için çok özel bir sıcaklıkta gerçekleşir. Bu nedenle nitel kimyada genellikle bilinmeyen bir maddeyi tanımlamak için kullanılır. Kaynama noktasının tahmin edilebilir olmasının nedeni, kaynama noktası tarafından kontrol edilmesidir. bağların gücü Moleküldeki atomları bir arada tutan ve bu bağları kırmak için gereken kinetik enerji miktarı ölçülebilir ve nispeten güvenilirdir.

Tüm moleküllerin sahip olduğu kinetik enerji; titreşiyorlar. Bir sıvıya ısı enerjisi uygulandığında, moleküllerin kinetik enerjisi artar ve daha fazla titreşirler. Yeterince titreşirlerse, birbirlerine çarparlar. Birbirine çarpan moleküllerin yıkıcı gücü, yanlarındaki moleküller için sahip oldukları çekiciliğin üstesinden gelmelerini sağlar.

Bir sıvının kaynaması için hangi koşulun olması gerekir? Üzerindeki buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olduğunda sıvı kaynar.

• Anahtar, kaynamanın gerçekleşmesi için hangi bağların daha fazla enerji gerektirdiğini bilmektir.
  Bağ kuvveti en güçlüden en zayıfa doğru derecelendirilir:
  İyonik > H bağı > Dipol > van der Waals
  Daha az fonksiyonel grup > Daha fazla fonksiyonel grup (Amid>Asit>Alkol>Keton veya Aldehit>Amin>Ester>Alkan)

Hangisinin daha yüksek kaynama noktasına sahip olduğunu belirlemek için molekülleri karşılaştırıyorsanız, molekül içinde işleyen kuvvetleri göz önünde bulundurun. Bunlar aşağıdaki üç faktörde gruplandırılabilir.

Sıvı içindeki moleküller birbirini çeker. Dört tür moleküller arası kuvvet vardır ve bunlar aşağıda en güçlüden en zayıfa doğru sıralanmıştır.

1. İyonik bağ İyonik bağ, bir atomdan diğerine (örneğin NaCl, sofra tuzu) bir elektronun bağışlanmasını içerir. NaCl örneğinde, pozitif yüklü sodyum iyonu, negatif yüklü klorür iyonuna yakın tutulur ve net etki, elektriksel olarak nötr olan bir moleküldür. İyonik bağı bu kadar güçlü yapan bu nötrlüktür ve bu bağı kırmak için neden farklı bir bağ türünden daha fazla enerji gerekir.
   
2. Hidrojen bağı Değerli elektronunu paylaşarak başka bir atoma bağlanan bir hidrojen atomunun elektronegatifliği düşüktür (örneğin, HF, hidrojen florür). Flor atomunun etrafındaki elektron bulutu büyüktür ve yüksek elektronegatifliğe sahipken, hidrojen atomunun etrafındaki elektron bulutu küçüktür ve çok daha az elektronegatifliğe sahiptir. Bu, elektronların eşit olmayan bir şekilde paylaşıldığı bir polar kovalent bağı temsil eder.
   Tüm hidrojen bağları aynı güce sahip değildir, bağlı olduğu atomun elektronegatifliğine bağlıdır. Hidrojen flora bağlandığında bağ çok güçlüdür, klor ile bağlandığında orta kuvvettedir ve başka bir hidrojenle bağlandığında molekül polar değildir ve çok zayıftır.
   
3. Dipol-Dipol Bir polar molekülün pozitif ucu başka bir polar molekülün negatif ucuna çekildiğinde bir dipol kuvveti oluşur (CH₃COCH₃, propanon).
   
4. Van der Waals kuvvetleri Van der Waals kuvvetleri, bir molekülün değişen elektronca zengin kısmının çekimini açıklar. başka bir molekülün değişen elektrondan fakir kısmına (geçici elektronegatiflik durumları, örn. o₂).

Daha büyük bir molekül daha polarize edilebilir, bu da molekülleri bir arada tutan bir çekimdir. Gaz fazına kaçmak için daha fazla enerjiye ihtiyaçları vardır, bu nedenle daha büyük molekül daha yüksek kaynama noktasına sahiptir. Moleküler ağırlık ve kaynama noktası açısından sodyum nitrat ve rubidyum nitratı karşılaştırın:

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

Uzun, düz zincirler oluşturan moleküller, yakınlaşabildikleri için etraflarındaki moleküllere daha güçlü çekimler yapar. Bütan gibi düz zincirli bir molekül (C₄H₁₀) karbon ve hidrojen arasında küçük bir elektronegatiflik farkı vardır.

Bütanon gibi çift bağlı oksijene sahip bir molekül (C₄H₈O) oksijenin karbon zincirine bağlandığı orta kısımda pik yapar. Bütanın kaynama noktası 0 santigrat dereceye yakındır, oysa bütanonun daha yüksek kaynama noktası (79.6 santigrat derece) olabilir. bir molekül üzerindeki oksijen ile komşu bir moleküldeki hidrojen arasında çekici bir kuvvet oluşturan molekülün şekli ile açıklanır. molekül.

Aşağıdaki özellikler, bir daha yüksek kaynama noktası:

• molekülde daha uzun bir atom zincirinin varlığı (daha polarize edilebilir)
• daha fazla maruz kalan işlevsel gruplar (yani, zincirin ortasından ziyade sonunda)
• fonksiyonel grupların polarite sıralaması: Amid>Asit>Alkol>Keton veya Aldehit>Amin>Ester>Alkan

1. Bu üç bileşiği karşılaştırın:
   a) Amonyak (NH₃), b) hidrojen peroksit (H₂Ö₂) ve c) su (H₂Ö)
   NH₃ polar değil (zayıf)
   H₂Ö₂ hidrojen bağları tarafından güçlü bir şekilde polarize edilir (çok güçlü)
   H₂O hidrojen bağları ile polarize edilir (güçlü)
   Bunları sırayla (en güçlüden en zayıfa) sıralarsınız: H₂Ö₂>H₂O>NH₃
   
2. Bu üç bileşiği karşılaştırın:
   a) Lityum hidroksit (LiOH), b) heksan (C)₆H₁₄) ve c) izo-bütan (C₄H₁₀)
   LiOH iyoniktir (çok güçlü)
   C₆H₁₄ düz bir zincirdir (güçlü)
   C₄H₁₀ dallanmış (zayıf)
   Bunları (en güçlüden en zayıfa) sıralarsınız: LiOH>C₆H₁₄>C₄H₁₀
   

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

Yukarıdaki tablodaki son iki öğeye dikkat edin. Asetik asit ve aseton, iki karbona dayalı moleküllerdir. Asetik asitteki çift bağlı oksijen ve hidroksil (OH) grubu, bu molekülü çok polarize hale getirerek daha güçlü moleküller arası çekime neden olur. Aseton, sonunda değil, ortasında moleküller arasında daha zayıf etkileşimler yaratan çift bağlı bir oksijene sahiptir.

Basıncı artırmanın etkisi kaynama noktasını yükseltmektir. Sıvının üzerindeki basıncın aşağı bastırmak yüzeyde, moleküllerin gaz fazına kaçmasını zorlaştırır. Daha fazla basınç, daha fazla enerji gerekir, bu nedenle daha yüksek basınçlarda kaynama noktası daha yüksektir.

Yüksek irtifalarda atmosfer basıncı daha düşüktür. Bunun etkisi, yüksek irtifalarda kaynama noktalarının daha düşük olmasıdır. Bunu göstermek için, deniz seviyesinde su 100 °C'de kaynar, ancak Bolivya, La Paz'da (yükseklik 11,942 fit) su yaklaşık 87 °C'de kaynar. Yemeğin tamamen pişmesini sağlamak için haşlanmış yiyeceklerin pişirme süreleri değiştirilmelidir.

Kaynama noktası ve basınç arasındaki ilişkiyi özetlemek için, kaynama tanımı, buhar basıncının dış sıcaklığa eşit olmasıyla ilgilidir. basınç, bu nedenle, dış basınçtaki bir artışın, kinetikteki bir artışla elde edilen buhar basıncında bir artış gerektireceği mantıklıdır. enerji.