Proč je bod varu kyseliny sírové mnohem vyšší než teplota varu kyseliny fosforečné?
Podle údajů v knize,
• Bod varu kyseliny sírové je 337 ° C (639 ° F; 610 K), je-li kyselina sírová nad 300 ° C (572 ° C) F), bude se pomalu rozkládat.
• Bod varu kyseliny fosforečné je 158 ° C (316 ° F; 431 K), když je kyselina fosforečná nad 213 ° C (415 ° F; 486 K) , bude se rozkládat pomalu.
Kyselina sírová však může tvořit pouze 2 vodíkové vazby na molekulu, ale kyselina fosforečná může tvořit 3 vodíkové vazby na molekulu. I když jsou obě silnými kyselinami, které mohou podstoupit úplnou ionizaci, jaké další faktory, které jsem ignoroval, mohou vést k tomu, že teplota varu kyseliny sírové je mnohem vyšší než teplota varu kyseliny fosforečné?
Odpověď
Kyselina fosforečná není silná kyselina a nepodléhá úplné deprotonizaci.
Obě kyseliny mají podobnou molární hmotnost kolem 98 gramů na mol.
Další vlastností, kterou je třeba vzít v úvahu, je tvorba čistého dipólového momentu na molekule. S připojenou 3D strukturou kyseliny fosforečné je každý ze tří atomů kyslíku v $ \ ce {- OH} $ skupinové tažení se stejnou silou, vzájemné rušení, zanechání čistého dipólového momentu stoupajícího z dvojitě vázaného kyslíku.
S kyselinou sírovou však obě skupiny vodíkových vazeb táhnou v relativně stejném směru, zatímco atomy kyslíku s dvojnou vazbou táhnou v opačném směru a tvoří st čistý dipól.
Toto je analogické s vlastnostmi čistých dipólů chlorovaných methanů. Podívejte se na přiložený obrázek a všimněte si podobností jejich struktur a struktur kyselin, o kterých diskutujeme.
Další klíčový důvod rozdíl v bodu varu je autoprotolýza kyseliny sírové. I bez přítomnosti vody může kyselina sírová ztratit proton, jak je uvedeno v této rovnici:
$$ \ ce {2H2SO4 < = > H3SO4 + + HSO4 -} $$
Kyselina fosforečná je slabá kyselina, která nemá takové interakce a jen za přítomnosti vody ztrácí protony (v rovnováze). Autoprotolýza je důležitá, protože pomocí autoprotolýzy tvoří kyselina sírová nyní interakce iontů s ionty, které jsou mnohem silnějšími interakcemi než vodíkové vazby.
Proto jako kombinace mírně silnějšího dipólového momentu a více díky autoprotolýze má kyselina sírová silnější mezimolekulární síly, a tedy vyšší bod varu.
Komentáře
- Čistý H3PO4 také prochází autoprotolýzou a ve ještě větší míře než H2SO4. Chování čistých látek má málo společného s jejich interakcemi s vodou, když jsou vysoce zředěné.
- @Mithoron Takže to znamená pKa $ \ ce {H3PO4} $ v $ \ ce {H3PO4 } $ je vyšší než pKa $ \ ce {H2SO4} $ v $ \ ce {H2SO4} $? ' Hledal jsem pro to zdroj, ale ' jsem žádný nenašel, máte ho náhodou? Věřím, že to, co říkáte ', je pravda, ale pokud k tomu existuje konsolidovaný zdroj, považuji to za ' užitečné.
- @DGS books.google.pl/… It ' s autoprotolýza je pravděpodobně nejsilnější ze všech známých kyselin, ale spíše kvůli vyšší zásaditosti, než kyselosti (snáze se protonuje).
- co má molární hmotnost společného s BP?
- @Howsikan Mass se ukazuje být ne nejlepším indikátorem disperzních sil, protože jsou výhradně elektronickým efektem (přemýšlejte o izotopech – i když se o tuto záležitost postará molární hmotnost). Vyhledejte tabulku atomových polarizovatelností a zjistíte, že trend je dole dole na PT a odráží se v atomovém poloměru a ionizační energii. Pokud jde o molekuly: je třeba vzít v úvahu účinky povrchu, jako je povrch molekuly ': dva izomery C16H32 vaří při 513 a 554 K; 9 & 16 hlavních řetězců. Polarizovatelnost si můžete představit tak, jak ' disketa ' druh je
odpověď
Kromě faktorů, které Howsikan zmínil, mě moje intuice vede k přesvědčení, že existuje paralela s body varu $ \ ce {NH3} $ a $ \ ce { H2O} $. Myslím, že oxosy ($ \ ce {O = P} $ a $ \ ce {O = S} $) jsou lepšími akceptory než hydroxyly, takže kyseliny by upřednostňovaly $ \ ce {OH … O =} $ nad $ \ ce {OH … OH} $.$ \ ce {H3PO3} $ má tři oxoskupiny na jeden hydroxyl, zatímco $ \ ce {H2SO4} $ má dva, takže $ \ ce {H2SO4} $ může snadněji vytvořit příznivou síť.