Compare os pontos de fusão do fluoreto de hidrogênio (HF) e do iodeto de hidrogênio (HI).
Eu sei o seguinte:
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$ \ ce {HF} $ derrete a $ 189,6 ~ \ mathrm {K } $ e $ \ ce {HI} $ em $ 222,35 ~ \ mathrm {K} $.
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Há muitos fatores que devem ser considerados ao comparar o ponto de fusão, ou seja, entalpia de rede, fração de empacotamento, forças intermoleculares.
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Geralmente, os compostos que mostram ligações de hidrogênio a mostram nas fases sólida e líquida porque na fase gasosa as moléculas têm energia suficiente para quebrar as interações eletrostáticas da ligação de hidrogênio.
Portanto, HF mostra a ligação de hidrogênio em estado sólido . Na verdade, ele até mostra ligações de hidrogênio no estado gasoso, embora não seja relevante aqui. -
Conforme a massa molecular aumenta, as interações de van der Waals entre as moléculas também aumentam. Se considerarmos apenas este fator, então o ponto de fusão de HI deve ser definitivamente mais alto.
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A força da ligação de hidrogênio de HF é tanta que o ponto de ebulição de $ \ ce { HF} > \ ce {HI} $ embora ponto de ebulição de $ \ ce {SbH3} > \ ce {NH3} $, ie a ligação de hidrogênio domina as interações de van der Waals em moléculas HI por causa de sua alta massa molecular.
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É o efeito combinado de todos os fatores que determinam o ponto de fusão de um substância.
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A energia da rede está inversamente relacionada à distância internuclear e também é inversamente proporcional ao tamanho dos íons. Portanto, espero que HF tenha mais energia da rede.
Todos os fatores que consigo pensar são a favor do HF, exceto a massa molecular. Mas se a massa molecular do iodo é a razão do ponto de fusão de HI ser mais alto, do que o ponto de ebulição de HI também deve ter sido maior. Então, por que o ponto de fusão de HI é mais alto que o de HF?
Por que esta contradição?
Informe-me se estou errado nos fatos mencionados acima ou se tenho alguma lacuna no meu entendimento dos pontos acima.
Resposta
O aumento na atração dispersiva entre as moléculas HI é maior do que a perda de interações dipolo. Apenas em $ \ ce {H2O} $ as forças dipolares dominam (Forças Intermoleculares e de Superfície, Jacob N. Israelachvili). Contribuição da dispersão para a ligação intermolecular de várias 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%
O que torna a contribuição de a dispersão é tão grande que é não direcional e sempre atraente. Pense nos átomos como esferas pegajosas.
Resposta
Gosto você disse que muitos fatores contribuem para os pontos de fusão. É uma tendência interessante, que os pontos de fusão aumentem descendo enquanto os pontos de ebulição aumentam. Gostaria de saber como os dados foram medidos.
Uma coisa que você fez não é levada em consideração a polarizabilidade dos haletos maiores que irão influenciar grandemente as forças inter e intramoleculares. Se eu conseguir pensar em uma resposta melhor, postarei.