Sammenlign smeltepunktene for hydrogenfluorid (HF) og hydrogenjodid (HI).
Jeg vet følgende ting:
-
$ \ ce {HF} $ smelter til $ 189,6 ~ \ mathrm {K } $ og $ \ ce {HI} $ til $ 222,35 ~ \ mathrm {K} $.
-
Det er mange faktorer som må vurderes når man sammenligner smeltepunkt, gitterentalpi, pakningsfraksjon, intermolekylære krefter.
-
Generelt viser forbindelser som viser hydrogenbinding det i faste og flytende faser fordi molekylene i gassfasen har nok energi for å bryte de elektrostatiske interaksjonene av hydrogenbinding.
Så HF viser hydrogenbinding i fast tilstand . Faktisk viser den til og med hydrogenbinding i gassform, selv om det ikke er relevant her. -
Når molekylmassen øker, øker også van der Waals-interaksjoner mellom molekyler. Hvis vi bare vurderer denne faktoren, må smeltepunktet til HI definitivt være høyere.
-
Styrken av hydrogenbinding av HF er så mye at kokepunktet på $ \ ce { HF} > \ ce {HI} $ selv om kokepunktet på $ \ ce {SbH3} > \ ce {NH3} $, dvs. hydrogenbindingen dominerer van der Waals-interaksjonene i HI-molekyler på grunn av deres høye molekylvekt.
-
Det er den kombinerte effekten av alle faktorene som bestemmer smeltepunktet til en substans.
-
Gitterenergi er omvendt relatert til den internukleære avstanden, den er også omvendt proporsjonal med størrelsen på ionene. Så jeg forventer at HF vil ha mer gitterenergi.
Hver faktor som jeg kan tenke meg er til fordel for HF bortsett fra molekylmasse. Men hvis molekylmasse av jod er grunnen til at smeltepunktet til HI er høyere enn kokepunktet av HI må også ha vært høyere. Hvorfor er så smeltepunktet til HI høyere enn for HF?
Hvorfor er denne motsetningen?
Gi meg beskjed hvis jeg tar feil i de ovennevnte fakta, eller hvis jeg har noen hull i min forståelse av de ovennevnte punktene.
Svar
Økningen i dispersiv tiltrekning mellom HI-molekyler er større enn tapet av dipolinteraksjoner. Bare i $ \ ce {H2O} $ dominerer dipolkrefter (Intermolecular and Surface Forces, Jacob N. Israelachvili). Bidrag av dispersjon til intermolekylær binding for forskjellige molekyler:
- $ \ 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%
Hva gir bidraget til spredning så stor er at den er ikke-retningsbestemt og alltid attraktiv. Tenk på atomer som klebrig kuler.
Svar
Liker du sa at mange faktorer bidrar til smeltepunkter. Det er en interessant trend at smeltepunkt øker når de beveger seg ned mens kokepunktene øker. Jeg ville være interessert i å vite hvordan dataene ble målt.
En ting du gjorde ikke tar hensyn til er polariserbarhet av større halider som i stor grad vil påvirke inter- og intramolekylære krefter. Hvis jeg kan tenke meg et bedre svar, legger jeg inn.