Confronta i punti di fusione di acido fluoridrico (HF) e acido iodidrico (HI).
Conosco le seguenti cose:
-
$ \ ce {HF} $ si scioglie a $ 189,6 ~ \ mathrm {K } $ e $ \ ce {HI} $ a $ 222,35 ~ \ mathrm {K} $.
-
Ci sono molti fattori che devono essere considerati mentre si confronta il punto di fusione, cioè entalpia reticolare, frazione di impaccamento, forze intermolecolari.
-
Generalmente, i composti che mostrano legami idrogeno lo mostrano nelle fasi solida e liquida perché nella fase gassosa le molecole hanno abbastanza energia per interrompere le interazioni elettrostatiche del legame idrogeno.
Quindi, HF mostra il legame idrogeno allo stato solido . In effetti, mostra anche legami idrogeno allo stato gassoso, anche se qui non è rilevante. -
Con laumento della massa molecolare, aumentano anche le interazioni di van der Waals tra le molecole. Se consideriamo solo questo fattore, il punto di fusione di HI deve essere decisamente più alto.
-
La forza del legame a idrogeno di HF è tale che il punto di ebollizione di $ \ ce { HF} > \ ce {HI} $ sebbene il punto di ebollizione di $ \ ce {SbH3} > \ ce {NH3} $, cioè il legame idrogeno domina le interazioni di van der Waals nelle molecole HI a causa della loro elevata massa molecolare.
-
È leffetto combinato di tutti i fattori che determinano il punto di fusione di un sostanza.
-
Lenergia del reticolo è inversamente correlata alla distanza internucleare, è anche inversamente proporzionale alla dimensione degli ioni. Quindi, mi aspetto che HF abbia più energia del reticolo.
Ogni fattore a cui riesco a pensare è a favore dellHF tranne la massa molecolare. Ma se la massa molecolare di iodio è la ragione per cui il punto di fusione di HI è più alto, il punto di ebollizione anche di HI deve essere stato più alto. Allora perché il punto di fusione di HI è più alto di quello di HF?
Perché questa contraddizione?
Fammi sapere se ho torto nei fatti sopra menzionati o se ho delle lacune nella mia comprensione dei punti precedenti.
Risposta
Laumento dellattrazione dispersiva tra le molecole di HI è maggiore della perdita di interazioni dipolari. Solo in $ \ ce {H2O} $ dominano le forze dipolari (Intermolecular and Surface Forces, Jacob N. Israelachvili). Contributo della dispersione al legame intermolecolare per varie molecole:
- $ \ ce {CH4-CH4} $ – 100%
- $ \ ce {HI-HI} $ – 99 %
- $ \ ce {HBr-HBr} $ – 96%
- $ \ ce {HCl-HI} $ – 96%
- $ \ ce { H2O-CH4} $ – 87%
- $ \ ce {HCl-HCl} $ – 86%
- $ \ ce {CH3Cl-CH3Cl} $ – 68%
- $ \ ce {NH3-NH3} $ – 57%
- $ \ ce {H2O-H2O} $ – 24%
Ciò che rende il contributo di dispersione così grande è che è non direzionale e sempre attraente. Pensa agli atomi come sfere appiccicose.
Risposta
Mi piace hai detto che molti fattori contribuiscono ai punti di fusione. È una tendenza interessante, che i punti di fusione aumentano spostandosi verso il basso mentre i punti di ebollizione aumentano. Sarei interessato a sapere come sono stati misurati i dati.
Una cosa che hai fatto non si tiene conto della polarizzabilità degli alogenuri più grandi che influenzeranno notevolmente le forze inter e intra molecolari. Se riesco a pensare a una risposta migliore, posterò.