Чому точка кипіння збільшується, коли атомний радіус збільшується в галогенах?

До галогенів належать фтор, хлор, бром, йод та астат. При кімнатній температурі легші галогени - це гази, бром - рідина, а важчі галогени - тверді речовини, що відображає діапазон температур кипіння, знайдений у групі. Температура кипіння фтору становить -188 градусів Цельсія (-306 градусів за Фаренгейтом), тоді як температура кипіння йоду становить 184 градусів Цельсія (363 градуси за Фаренгейтом), різниця, яка, як і атомний радіус, пов'язана з вищим атомним маси.

TL; ДР (занадто довгий; Не читав)

У важчих галогенів у валентних оболонках більше електронів. Це може зробити сили Ван дер Ваальса сильнішими, трохи збільшивши температуру кипіння.

Галогени є членами так званої групи 17 у періодичній системі, які названі, оскільки вони представляють сімнадцятий стовпець зліва. Всі галогени в природі існують як двоатомні молекули. Іншими словами, вони існують як два з’єднані атоми елемента. Галогени реагують з металами, утворюючи галогеніди та є окислювачами, особливо фтором, який є найбільш електронегативним елементом. Більш легкі галогени більш електронегативні, світлішого кольору і мають нижчі температури плавлення та кипіння, ніж важчі галогени.

Сили, що утримують молекули галогенів разом, називаються дисперсійними силами Ван дер Ваальса. Це сили міжмолекулярного притягання, які необхідно подолати, щоб рідкі галогени досягли своєї точки кипіння. Електрони випадково рухаються навколо ядра атома. У будь-який час на одній стороні молекули може бути більше електронів, що створює тимчасовий негативний заряд з тієї сторони і тимчасовий позитивний заряд з іншого боку - миттєвий диполь. Тимчасовий негативний і позитивний полюси різних молекул притягують один одного, і сума тимчасових сил призводить до слабкої міжмолекулярної сили.

Атомні радіуси, як правило, стають меншими, коли ви рухаєтеся зліва направо по періодичній системі, і більшими, коли рухаєтеся по періодичній системі. Галогени входять до однієї групи. Однак, коли ви рухаєтеся вниз по періодичній системі, галогени з більшими атомними номерами важчі, мають більший атомний радіус і мають більше протонів, нейтронів та електронів. Атомний радіус не впливає на температуру кипіння, але на обидва впливає кількість електронів, пов'язаних з важчими галогенами.

Більш важкі галогени мають більше електронів у своїх оболонках, що створює більше можливостей для тимчасового дисбалансу, що створює сили Ван дер Ваальса. Маючи більше можливостей для створення миттєвих диполів, диполі виникають частіше, завдяки чому сили Ван дер Ваальса сильніші між молекулами більш важких галогенів. Щоб подолати ці сильніші сили, потрібно більше тепла, тобто точки кипіння вищі для важчих галогенів. Дисперсійні сили Ван дер Ваальса є найслабшими міжмолекулярними силами, тому точки кипіння галогенів як групи, як правило, низькі.