Miksi rikkihapon kiehumispiste on paljon korkeampi kuin fosforihapon kiehumispiste?
Tietokirjan mukaan
• Rikkihapon kiehumispiste on 337 ° C (639 ° F; 610 K) Kun rikkihappo on yli 300 ° C (572 ° C) F), se hajoaa hitaasti.
• Fosforihapon kiehumispiste on 158 ° C (316 ° F; 431 K) Kun fosforihappo on yli 213 ° C (415 ° F; 486 K) , se hajoaa hitaasti.
Rikkihappo voi kuitenkin muodostaa vain 2 vetysidosta molekyyliä kohti, mutta fosforihappo voi muodostaa 3 vetysidosta molekyyliä kohti. Vaikka molemmat ovat vahvoja happoja, jotka voivat läpikäydä täydellisen ionisaation, mitkä muut tekijät, jotka olen ohittanut, voivat johtaa siihen, että rikkihapon kiehumispiste on paljon korkeampi kuin fosforihapon kiehumispiste?
Vastaus
Fosforihappo ei ole vahva happo eikä sille tapahdu täydellistä deprotonointia.
Molempien happojen moolimassa on noin 98 grammaa moolia kohti.
Toinen huomioitava ominaisuus on nettodipolimomentin muodostuminen molekyylissä. Fosforihapon 3D-rakenteen ollessa kiinnitettynä, kukin kolmesta happiatomista $ \ ce {- OH} $ -ryhmän vetovoima yhtä voimakkaasti, peruuttaen toisensa, jättäen kaksinkertaisen sitoutuneen hapen nettodipolimomentin ylöspäin.
p Rikkihapolla molemmat vetysidosryhmät vetävät kuitenkin suhteellisen samaan suuntaan, kun taas kaksoissidottu happiatomi vetää vastakkaiseen suuntaan muodostaen st pitempi verkkodipoli.
Tämä on analogista kloorattujen metaanien nettodipoliominaisuuksien kanssa. Katso oheinen kuva ja huomioi niiden rakenteiden ja keskusteltavien happojen rakenteiden yhtäläisyydet.
Toinen tärkeä syy kiehumispisteen ero on rikkihapon autoprotolyysi. Rikkihappo voi menettää protonin jopa ilman veden läsnäoloa, kuten tässä yhtälössä esitetään:
$$ \ ce {2H2SO4 < = > H3SO4 + + HSO4 -} $$
Fosforihappo on heikko happo eikä sillä ole tällaisia vuorovaikutuksia ja se menettää vain protoneja (tasapainossa) veden läsnä ollessa. Autoprotolyysi on tärkeä, koska autoprotolyysin kautta rikkihappo muodostaa nyt ioni-ioni-vuorovaikutuksia, jotka ovat paljon vahvempia vuorovaikutuksia kuin vetysidos.
Siksi rikkihapolla on yhdistelmä hiukan vahvempaa dipolimomenttia ja enemmän autoprotolyysistä johtuen vahvempia molekyylien välisiä voimia ja siten korkeampi kiehumispiste.
Kommentit
- Puhtaalle H3PO4: lle tehdään myös autoprotolyysi ja vielä enemmän H2SO4: lle. Puhtaiden aineiden käyttäytymisellä on vähän yhteistä niiden vuorovaikutukseen veden kanssa, kun ne ovat erittäin laimennettuja.
- @Mithoron Tarkoittaako tämä siis $ \ ce {H3PO4} $: n pKa: ta $ \ ce {H3PO4: ssä } $ on korkeampi kuin $ \ ce {H2SO4} $ pKa: ssa $ \ ce {H2SO4} $? Olen ' etsin siihen lähdettä, mutta et ole löytänyt ' t, onko sinulla sitä sattumalta? Luotan siihen, että se, mitä ' sanot, on totta, mutta jos tälle on yhdistetty lähde, pidän sitä kätevänä. '
- @DGS books.google.pl/… It ' n autoprotolyysi on luultavasti vahvin kaikista tunnetuista hapoista, mutta pikemminkin korkeamman emäksisyyden, ei happamuuden takia (protonoituu helpommin).
- mitä moolimassalla on tekemistä BP: n kanssa?
- @Howsikan Mass ei ole paras indikaattori dispersiovoimille, koska ne ovat yksinomaan elektronisia vaikutuksia (ajattele isotooppeja – vaikkakin moolimassa huolehtii asiasta). Etsi atomipolarisoituvuustaulukkoa ja huomaat, että suuntaus on vasemmalla vasemmalla PT: ssä ja heijastuu atomisäteeseen ja ionisaatioenergiaan. Molekyylien osalta: Molekyylin kaltaisten vaikutusten ' pinta-ala on otettava huomioon: kaksi C16H32-isomeeriä kiehuu 513 ja 554 K: ssa; 9 & 16 C: n pääketjut. Voit kuvitella polarisoitavuuden siitä, miten ' levyke ' laji on
vastaus
Howsikanin mainitsemien tekijöiden lisäksi intuitiosi saa minut uskomaan, että $ \ ce {NH3} $: n ja $ \ ce {: n kiehumispisteiden kanssa H2O} $. Luulen, että oksot ($ \ ce {O = P} $ ja $ \ ce {O = S} $) ovat parempia hyväksyjiä kuin hydroksyylit, joten hapot suosivat $ \ ce {OH … O =} $ yli $ \ ce {OH … OH} $.$ \ ce {H3PO3} $: lla on kolme oksoa yhteen hydroksyyliin, kun taas $ \ ce {H2SO4} $: lla on kaksi kumpaakin, joten $ \ ce {H2SO4} $ voi luoda suotuisan verkon helpommin.