Dlaczego temperatura topnienia jodowodoru jest wyższa niż fluorowodoru?

Porównaj temperatury topnienia fluorowodoru (HF) i jodowodoru (HI).

Wiem, co następuje:

  1. $ \ ce {HF} $ topi się na 189,6 $ ~ \ mathrm {K } $ i $ \ ce {HI} $ na poziomie 222,35 $ ~ \ mathrm {K} $.

  2. Porównując temperaturę topnienia, należy wziąć pod uwagę wiele czynników, tj. entalpia sieci krystalicznej, frakcja upakowania, siły międzycząsteczkowe.

  3. Generalnie związki wykazujące wiązania wodorowe pokazują je w fazie stałej i ciekłej, ponieważ w fazie gazowej cząsteczki mają wystarczającą energię aby przerwać elektrostatyczne oddziaływania wiązań wodorowych.
    Zatem HF wykazuje wiązanie wodorowe w stanie stałym . W rzeczywistości wykazuje nawet wiązania wodorowe w stanie gazowym, chociaż nie ma to tutaj znaczenia.

  4. Wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej zwiększają się również interakcje van der Waalsa między cząsteczkami. Jeśli weźmiemy pod uwagę tylko ten czynnik, to temperatura topnienia HI musi być zdecydowanie wyższa.

  5. Siła wiązania wodorowego HF jest tak duża, że temperatura wrzenia $ \ ce { HF} > \ ce {HI} $ chociaż temperatura wrzenia to $ \ ce {SbH3} > \ ce {NH3} $, tj. wiązanie wodorowe dominuje we oddziaływaniach van der Waalsa w cząsteczkach HI ze względu na ich wysoką masę cząsteczkową.

  6. Jest to połączony efekt wszystkich czynników, które określają temperaturę topnienia

  7. Energia sieci jest odwrotnie proporcjonalna do odległości międzyjądrowej, jest również odwrotnie proporcjonalna do wielkości jonów. Spodziewam się więc, że HF będzie miał większą energię sieci.

Każdy czynnik, jaki przychodzi mi do głowy, przemawia na korzyść HF, z wyjątkiem masy cząsteczkowej. Ale jeśli masa cząsteczkowa jodu jest powodem, dla którego temperatura topnienia HI jest wyższa, niż temperatura wrzenia HI musiała być również wyższa. Dlaczego więc temperatura topnienia HI jest wyższa niż temperatura topnienia HF?

Dlaczego jest to sprzeczność?

Proszę dać mi znać, jeśli się mylę w powyższych faktach lub jeśli mam jakieś luki w zrozumieniu powyższych punktów.

Odpowiedź

Wzrost przyciągania dyspersyjnego między cząsteczkami HI jest większy niż utrata oddziaływań dipolowych. Jedynie w $ \ ce {H2O} $ dominują siły dipolowe (Siły międzycząsteczkowe i powierzchniowe, Jacob N. Israelachvili). Udział dyspersji w wiązaniach międzycząsteczkowych dla różnych cząsteczek:

  • $ \ 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%

Co sprawia, że dyspersja jest tak wielka, że jest bezkierunkowa i zawsze atrakcyjna. Pomyśl o atomach jak o lepkich kulach.

Odpowiedź

Lubię powiedziałeś, że wiele czynników wpływa na temperatury topnienia. To interesujący trend, że temperatura topnienia rośnie wraz ze wzrostem temperatury wrzenia. Chciałbym wiedzieć, jak mierzono dane.

Jedna rzecz, którą zrobiłeś nie bierze się pod uwagę podatności na polaryzację większych halogenków, która będzie miała znaczny wpływ na siły wewnątrz i wewnątrz cząsteczkowe. Jeśli przychodzi mi do głowy lepsza odpowiedź, opublikuję.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *