Por que o ponto de ebulição do ácido sulfúrico é muito mais alto do que o do ácido fosfórico?

O ácido fosfórico não é um ácido forte e não sofre desprotonização completa.

Ambos os ácidos têm uma massa molar semelhante de cerca de 98 gramas por mol.

Outra propriedade que deve ser considerada é a formação de um momento de dipolo líquido na molécula. Com a estrutura 3D do ácido fosfórico anexada, cada um dos três átomos de oxigênio no $ \ ce {- OH} $ group pull com igual força, cancelando-se mutuamente, deixando um momento dipolar líquido indo para cima vindo do oxigênio duplo ligado.

Com o ácido sulfúrico, no entanto, ambos os grupos de ligação de hidrogênio puxam relativamente na mesma direção, enquanto os átomos de oxigênio com ligação dupla puxam na direção oposta, formando um st dipolo líquido ronger.

Isso é análogo às propriedades dipolo líquidas dos metanos clorados. Veja a imagem em anexo e observe as semelhanças em suas estruturas e as estruturas dos ácidos que estamos discutindo.

Outro motivo importante para a diferença no ponto de ebulição é a autoprotólise do ácido sulfúrico. Mesmo sem a presença de água, o ácido sulfúrico pode perder um próton, conforme mostrado nesta equação:

$$ \ ce {2H2SO4 < = > H3SO4 + + HSO4 -} $$

O ácido fosfórico é um ácido fraco e não tem tais interações e só perde prótons (em equilíbrio) na presença de água. A autoprotólise é importante porque, por meio da autoprotólise, o ácido sulfúrico agora forma interações íon-íon, que são muito mais fortes do que as ligações de hidrogênio.

Portanto, como uma combinação de um momento de dipolo ligeiramente mais forte e mais devido à autoprotólise, o ácido sulfúrico tem forças intermoleculares mais fortes e, portanto, um ponto de ebulição mais alto.

Comentários

• O H3PO4 puro também sofre autoprotólise e ainda mais do que o H2SO4. O comportamento das substâncias puras tem pouco em comum com suas interações com a água, quando são altamente diluídas.
• @Mithoron Então, isso significa o pKa de $ \ ce {H3PO4} $ em $ \ ce {H3PO4 } $ é maior que o pKa de $ \ ce {H2SO4} $ em $ \ ce {H2SO4} $? Eu ' procurei uma fonte para isso, mas não ' consegui encontrar alguma, você tem uma, por acaso? Acredito que o que você ' está dizendo seja verdade, mas se houver uma fonte consolidada para isso, eu ' acharia útil.
• @DGS books.google.pl/… It ' s autoprotólise é provavelmente o mais forte de todos os ácidos conhecidos, mas sim por causa da maior basicidade, não da acidez (torna-se protonado mais facilmente).
• o que a massa molar tem a ver com o PB?
• @Howsikan Mass acabou não sendo o melhor indicador para forças de dispersão porque elas são exclusivamente um efeito eletrônico (pense nos isótopos – embora a massa molar cuide desse problema). Procure em uma tabela de polarizabilidades atômicas e você verá que a tendência é para baixo à esquerda no PT e se reflete no raio atômico e na energia de ionização. Com relação às moléculas: efeitos de coisas como a área de superfície da molécula ' devem ser considerados: dois isômeros de C16H32 fervem a 513 e 554 K; 9 & 16 cadeias principais C, respectivamente. Você pode imaginar a polarizabilidade como ' disquete ' a espécie é

Além dos fatores mencionados por Howsikan, minha intuição me leva a acreditar que há “um paralelo com os pontos de ebulição de $ \ ce {NH3} $ e $ \ ce { H2O} $. Acho que os oxos ($ \ ce {O = P} $ e $ \ ce {O = S} $) são aceitadores melhores do que os hidroxilas, então os ácidos prefeririam $ \ ce {OH … O =} $ sobre $ \ ce {OH … OH} $.$ \ ce {H3PO3} $ tem três oxos para um hidroxila enquanto $ \ ce {H2SO4} $ tem dois de cada, então $ \ ce {H2SO4} $ pode criar uma rede favorável mais facilmente.