Vergelijk de smeltpunten van waterstoffluoride (HF) en waterstofjodide (HI).
Ik weet de volgende dingen:
-
$ \ ce {HF} $ smelt op $ 189,6 ~ \ mathrm {K } $ en $ \ ce {HI} $ op $ 222,35 ~ \ mathrm {K} $.
-
Er zijn veel factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het vergelijken van smeltpunt, dwz roosterenthalpie, pakkingsfractie, intermoleculaire krachten.
-
Over het algemeen laten verbindingen die waterstofbinding vertonen dit zien in de vaste en vloeibare fasen, omdat in de gasfase de moleculen voldoende energie hebben om de elektrostatische interacties van waterstofbruggen te doorbreken.
Dus, HF toont waterstofbruggen in vaste toestand . In feite vertoont het zelfs waterstofbinding in gasvormige toestand, hoewel het hier niet relevant is. -
Naarmate de molecuulmassa toeneemt, nemen van der Waals-interacties tussen moleculen ook toe. Als we alleen naar deze factor kijken, dan moet het smeltpunt van HI beslist hoger zijn.
-
De sterkte van waterstofbinding van HF is zo groot dat het kookpunt van $ \ ce { HF} > \ ce {HI} $ hoewel kookpunt van $ \ ce {SbH3} > \ ce {NH3} $, dwz de waterstofbinding domineert de van der Waals-interacties in HI-moleculen vanwege hun hoge molecuulmassa.
-
Het is het gecombineerde effect van alle factoren die het smeltpunt van een stof.
-
Rooster-energie is omgekeerd evenredig met de internucleaire afstand, het is ook omgekeerd evenredig met de grootte van de ionen. Dus ik verwacht dat HF meer rooster-energie heeft.
Elke factor die ik kan bedenken is in het voordeel van HF behalve de moleculaire massa. Maar als de moleculaire massa van jodium de reden is dat het smeltpunt van HI hoger is, dan het kookpunt van HI moet ook hoger zijn geweest. Waarom is het smeltpunt van HI dan hoger dan dat van HF?
Waarom is deze tegenstrijdigheid?
Laat het me weten als ik het bij het verkeerde eind heb in de bovengenoemde feiten of dat ik hiaten heb in mijn begrip van de bovenstaande punten.
Answer
De toename in dispersieve aantrekkingskracht tussen HI-moleculen is groter dan het verlies van dipoolinteracties. Alleen in $ \ ce {H2O} $ domineren dipoolkrachten (Intermolecular and Surface Forces, Jacob N. Israelachvili). Bijdrage van dispersie aan intermoleculaire binding voor verschillende moleculen:
- $ \ 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%
Wat maakt de bijdrage van De spreiding is zo groot dat het niet-directioneel en altijd aantrekkelijk is. Denk aan atomen als plakkerige bollen.
Antwoord
Vind ik leuk je zei dat veel factoren bijdragen aan smeltpunten. Het is een interessante trend, dat smeltpunten stijgen naar beneden terwijl kookpunten stijgen. Ik zou graag willen weten hoe de gegevens zijn gemeten.
Eén ding dat je deed Hierbij wordt geen rekening gehouden met de polariseerbaarheid van de grotere halogeniden die de inter- en intramoleculaire krachten sterk zullen beïnvloeden. Als ik een beter antwoord kan bedenken, zal ik posten.