なぜCH4は室温で気体なのに、CH3Clは液体なのですか？

はい、それがこの質問に期待される正しい答えだと思います。

考慮すべき3つの要素。

（1）ほとんど重要なことに、BPに影響を与える4つの分子間力があります

イオン結合>イオン-双極子相互作用> H結合>双極子-双極子相互作用>ファンデルワールス分散力。

（2）数を増やす炭素原子（例：n-アルカン）の量がBPを増加させる

（3）炭素鎖で分岐するとBPが低下する。

答えは少し手間がかかるが、 -それを振ると状況が単純化しすぎます。双極子モーメントだけでは全体的な傾向を説明することはできません。ファンデルワールス分散力も考慮する必要があります。

たとえば、置換$ \ ce {CH2Cl2} $と$ \ ce {CHCl3} $の両方を増やす場合$ \ ce {CH3Cl} $よりも双極子モーメントは低くなりますが、BPは高くなります。 $ \ ce {CCl4} $には、メタンのような双極子モーメントはありませんが、すべての中で最も高いBPを持っています。

 Bond Lengths Dipole B.P. Mol. Moment (°C) Wt. C-H C-X CH4 0 −161.49 16.04 108.7 --- CH3Cl 1.9 −23.8 50.49 111 178.3 CH2Cl2 1.6 39.6 84.93 106.8 177.2 CHCl3 1.15 61.15 119.37 107.3 176.7 CCl4 0 76.72 153.81 ----- 176.6 

また、ハロメタンをシリーズとして見てください。 $ \ ce {CH3F} $は、結合長が短いため、$ \ ce {CH3Cl} $よりも双極子モーメントが小さくなります。

 Dipole B.P Mol. Electro- C-X C-H Moment (°C) Wt. Negat. Length Length CH3F 1.85 −78.4 34.03 4.0 138.5 109.5 CH3Cl 1.87 −23.8 50.49 3.0 178.4 CH3Br 1.81 4.0 94.94 2.8 192.9 CH3I 1.62 42 141.94 2.5 213.9 

分子量の傾向は良好に見えますが、重水素化されたメタンの形態である$ \ ce {CD4} $は同じです（または少なくともほぼ同じ）$ \ ce {CH4} $と同じ沸点。

4つの物質の沸点を予測するための回答は、実際には次のように与えられると予想されます。

$ \ ce {CH3Cl} $ は双極子です。双極子-双極子相互作用は、メタンに存在するファンデルワールス相互作用よりもはるかに強いため、その沸点ははるかに高くなります。

$ \ ce {CH4を比較する場合} $ から $ \ ce {CCl4} $ の場合、後者は電子数が多いためファンデルワールス力が強いため、沸点がはるかに高くなります。 。

そうは言っても、上記の情報を提供してくれた教師は削除する必要があります化学のクラスからすぐに。理由は次のとおりです。

• $ \ ce {CH3Cl} $ は クロロホルムではなく、塩化メチルまたはクロロメタンです。これは、室温でガスで沸点が $ \ vartheta_ \ mathrmです。 {b} = -23.8〜 \ mathrm {^ \ circ C} $ 。

• クロロホルム、これは実際に室温で液体です（ $ \ vartheta_ \ mathrm {b} = 61.2〜 \ mathrm {^ \ circ C} $ ）は $ \ ce {CHCl3} $ <です/ span>またはトリクロロメタン。クロロホルムを作成するには、 3つの水素を塩素原子で置き換える必要があります。