Jak je měrné teplo vody tak vysoké?
Četl jsem o něm článek o hyperfyzice, ale nedokázal jsem mu správně porozumět.
Odpověď
Voda obsahuje vodíkové vazby. Vodíková vazba je nějaký druh mezimolekulární síly ( návod a stránka wikipedia ), která je obvykle se vyskytuje v molekulách, které mají $ \ ce {OH} $ , $ \ ce {NH} $ nebo $ \ ce {FH} $ někde v jejich struktuře.
Jak se to stane?
Atom vodíku je opravdu malý (atomový poloměr: přibližně 37 hodin) Když se váže na některé velmi elektronegativní druhy, jako je atom O (v případě vody), elektron je vysoce absorbován elektronegativnějšími. To má za následek relativně vysokou koncentraci kladného náboje. Druhý atom O ve vodě je přitahován k H a to je základem vodíkové vazby.
Takže …?
Vodíková vazba ve vodě je příliš slabá na to, aby se dala srovnávat s intramolekulární vazby jako kovalentní nebo iontové vazby, ale je dostatečně silná, aby se rozbila, bude vyžadovat spoustu energie. Proto voda vaří při $ 100 ° C $ .
Mnoho lidí zná důvod, proč je vysoké měrné teplo vody vodíkovou vazbou. Částečně to souvisí s tím: Při dávání tepla do vody je určité teplo " vynaloženo " na uvolnění vodíkových vazeb místo na zvýšení kinetické energie vody. Tento argument je platný a neviděl jsem nikoho, kdo by podal důkazy o jeho bytí špatně, ale další důvod, který uvedl hyperfyzika, závisí na pohybu vody.
Rozšíření tématu není nutné a přispěje to ke zmatku. Stručně řečeno, molekula vody je nelineární. Výsledkem budou tři rotační
stupňů volnosti , která mu umožňuje mít strašně mnoho rotačních pohybů! (Více typů pohybů je příčinou dalšího bonusu ke konkrétnímu teplu.)
Kapalný amoniak má vyšší specifické teplo, a to ze stejného důvodu.
Ještě velmi snadným důvodem k pochopení je relativně nízká molární hmotnost vody: $ \ frac { 18 g} {mol} $ . Co by to mělo znamenat? Více molů vody na jeden kilogram.
Stručně řečeno, důvody jsou:
- Ohřátá voda přispěje velkou část tepla k uvolnění, ohnutí nebo rozbití vodíkových vazeb.
- Voda měla tři stupně rotace volnosti. Kromě vibrací dochází k molekulám vody také k rotacím. To bude mít za následek ve vyšší tepelné kapacitě.
- Specifická tepelná kapacita je definována jako množství tepla potřebné na jednotku hmotnost zvýšit teplotu o stupně Celsia. Relativně nízká molární hmotnost vody umožňuje, aby existovalo více molů tam v hmotnostní jednotce (kg nebo g)
Jako vedlejší poznámku není výjimečné vysoké měrné teplo jedinou podivnou vlastností vody. Například zde .
Odpovědět
Vyšší měrné teplo vody je způsobeno přítomností mezimolekulární vodíkové vazby v ní. Množství dodaného tepla se zpočátku používá k přerušení vazby. Z tohoto důvodu má voda vysokou měrnou tepelnou kapacitu.
Komentáře
- Ahoj, vítejte na chemistry.stackexchange.com. Jelikož jste již prohlídku absolvovali, můžete si v nápovědě vyhledat jakékoli dotazy ohledně fungování webu. centrum .
Odpověď
Zvýšení absorpce tepelné energie obecně povede k zvýšení kinetické energie molekul a skutečně jednotlivých atomů. Totéž lze říci o vodě. Protože však voda neustále vytváří H vazby, část tepelné energie se použije k rozbití vodních vazeb. Čím více vazeb je třeba rozbít a udržovat odděleně (ve vodě to není snadné), tím více tepla může voda absorbovat. Když se venkovní teplota ochladí, pak se vazby rozbité teplem zformují a uvolní energii do okolí.
Komentáře
- Ale kapalný amoniak ' specifické teplo je vyšší než voda. Naznačujete to jen proto, že vazba H je silnější v amoniaku?