Compare los puntos de fusión del fluoruro de hidrógeno (HF) y el yoduro de hidrógeno (HI).
Sé las siguientes cosas:
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$ \ ce {HF} $ se derrite en $ 189.6 ~ \ mathrm {K } $ y $ \ ce {HI} $ a $ 222.35 ~ \ mathrm {K} $.
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Hay muchos factores que deben tenerse en cuenta al comparar el punto de fusión, es decir, entalpía de celosía, fracción de empaquetamiento, fuerzas intermoleculares.
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Generalmente, los compuestos que muestran enlaces de hidrógeno lo muestran en las fases sólida y líquida porque en la fase gaseosa las moléculas tienen suficiente energía para romper las interacciones electrostáticas de los enlaces de hidrógeno.
Entonces, HF muestra enlaces de hidrógeno en estado sólido . De hecho, incluso muestra enlaces de hidrógeno en estado gaseoso, aunque no es relevante aquí. -
A medida que aumenta la masa molecular, también aumentan las interacciones de van der Waals entre moléculas. Si solo consideramos este factor, entonces el punto de fusión del HI debe ser definitivamente más alto.
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La fuerza del enlace de hidrógeno del HF es tanto que el punto de ebullición de $ \ ce { HF} > \ ce {HI} $ aunque el punto de ebullición de $ \ ce {SbH3} > \ ce {NH3} $, es decir el enlace de hidrógeno domina las interacciones de van der Waals en las moléculas de HI debido a su alta masa molecular.
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Es el efecto combinado de todos los factores que determinan el punto de fusión de un sustancia.
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La energía de celosía está inversamente relacionada con la distancia internuclear, también es inversamente proporcional al tamaño de los iones. Entonces, espero que HF tenga más energía de celosía.
Todos los factores que se me ocurren están a favor del HF excepto la masa molecular. Pero si la masa molecular del yodo es la razón por la que el punto de fusión del HI es más alto, entonces el punto de ebullición de HI también debe haber sido más alto. Entonces, ¿por qué el punto de fusión de HI es más alto que el de HF?
¿Por qué es esta contradicción?
Avíseme si me equivoco en los hechos mencionados anteriormente o si tengo algún vacío en mi comprensión de los puntos anteriores.
Respuesta
El aumento de la atracción dispersiva entre las moléculas de HI es mayor que la pérdida de interacciones dipolares. Sólo en $ \ ce {H2O} $ dominan las fuerzas dipolares (Fuerzas intermoleculares y de superficie, Jacob N. Israelachvili). Contribución de la dispersión a la unión intermolecular de varias moléculas:
- $ \ 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%
Qué hace que la contribución de La dispersión es tan grande que no es direccional y siempre es atractiva. Piense en los átomos como esferas pegajosas.
Respuesta
Me gusta dijiste que muchos factores contribuyen a los puntos de fusión. Es una tendencia interesante, que los puntos de fusión aumentan hacia abajo mientras que los puntos de ebullición aumentan. Me interesaría saber cómo se midieron los datos.
Una cosa que hiciste No se tiene en cuenta la polarización de los haluros más grandes, lo que influirá en gran medida en las fuerzas inter e intramoleculares. Si puedo pensar en una mejor respuesta, la publicaré.