硫酸の沸点がリン酸の沸点よりもはるかに高いのはなぜですか？
データブックによると
•硫酸が300°C（572°）を超える場合、硫酸の沸点は337°C（639°F; 610 K）です。 F）、ゆっくりと分解します。
•リン酸の沸点は158°C（316°F; 431 K）です。リン酸が213°C（415°F; 486 K）を超えると、ゆっくりと分解します。
ただし、硫酸は1分子あたり2つの水素結合しか形成できませんが、リン酸は1分子あたり3つの水素結合を形成できます。どちらも完全にイオン化できる強酸ですが、私が無視した他の要因によって、硫酸の沸点がリン酸の沸点よりもはるかに高いという事実につながる可能性がありますか？
回答
リン酸は強酸ではなく、完全に脱プロトン化されません。
どちらの酸も同様のモル質量で約98です。モルあたりのグラム数。
考慮すべきもう1つの特性は、分子上での正味の双極子モーメントの形成です。リン酸の3D構造が付加された状態で、$ \ ce {-の3つの酸素原子のそれぞれがOH} $グループは同じ強さで引っ張り、互いに打ち消し合い、二重結合した酸素から来る正味の双極子モーメントを上向きに残します。
ただし、硫酸の場合、両方の水素結合基は比較的同じ方向に引っ張られますが、二重結合した酸素原子は反対方向に引っ張られ、stを形成します。ロンジャーネットダイポール。
これは、塩素化メタンの正味の双極子特性に類似しています。添付の画像を参照して、それらの構造と私たちが議論している酸の構造の類似性に注意してください。
もう1つの主な理由沸点の違いは硫酸の自動プロトン分解です。次の式に示すように、水の存在がなくても、硫酸はプロトンを失う可能性があります。
$$ \ ce {2H2SO4 < = > H3SO4 + + HSO4-} $$
リン酸は弱酸であり、そのような相互作用はなく、水の存在下で（平衡状態で）プロトンを失うだけです。自動プロトン分解により、硫酸はイオン-イオン相互作用を形成するため、自動プロトン分解は重要です。これは、水素結合よりもはるかに強力な相互作用です。
したがって、わずかに強い双極子モーメントと自動プロトン分解によるより強い組み合わせとして、硫酸はより強い分子間力を持ち、したがってより高い沸点を持ちます。
コメント
- 純粋なH3PO4も自動プロトン分解を受け、H2SO4よりもさらに大きくなります。純粋な物質の挙動は、高度に希釈されている場合、水との相互作用とほとんど共通していません。
- @Mithoronつまり、これは$ \ ce {H3PO4の$ \ ce {H3PO4} $のpKaを意味しますか？ } $は$ \ ce {H2SO4} $の$ \ ce {H2SO4} $のpKaよりも高いですか？ 'そのソースを探しましたが、'見つけることができませんでした。たまたまありますか？ 'が言っていることは真実だと思いますが、統合された情報源がある場合は、'便利だと思います。
- @DGS books.google.pl/ … それ'の自動プロトン分解は、おそらくすべての既知の酸の中で最も強力ですが、酸性度ではなく塩基性が高いためです（プロトン化が容易になります）。
- モル質量はBPとどのような関係がありますか？
- @Howsikan質量は、もっぱら電子的効果であるため、分散力の最良の指標ではないことがわかります（同位体について考えてください。ただし、モル質量がその問題を処理します）。原子分極率の表を調べると、傾向がPTの左下にあり、原子半径とイオン化エネルギーに反映されていることがわかります。分子について：分子'の表面積などの影響を考慮する必要があります。C16H32の2つの異性体は513Kと554Kで沸騰します。 9 & 16Cメインチェーン。分極率は、' floppy '種がどのようになっているのかを想像するかもしれません
回答
Howsikanが言及した要因に加えて、私の直感は、$ \ ce {NH3} $と$ \ ce {の沸点と平行してそこにあると私に信じさせます。 H2O} $。オキソ（$ \ ce {O = P} $および$ \ ce {O = S} $）はヒドロキシルよりも優れたアクセプターであるため、酸は$ \ ce {OH … Oを好むと思います。 =} $ over $ \ ce {OH … OH} $。$ \ ce {H3PO3} $には1つのヒドロキシルに対して3つのオキソがありますが、$ \ ce {H2SO4} $にはそれぞれ2つあるため、$ \ ce {H2SO4} $はより簡単に有利なネットワークを作成できます。