Comparați punctele de topire a fluorurii de hidrogen (HF) și a iodurii de hidrogen (HI).
Știu următoarele lucruri:
-
$ \ ce {HF} $ se topește la 189,6 $ ~ \ mathrm {K } $ și $ \ ce {HI} $ la 222,35 $ ~ \ mathrm {K} $.
-
Există o mulțime de factori care trebuie luați în considerare la compararea punctului de topire, adică, entalpia zăbrelită, fracțiunea de împachetare, forțele intermoleculare.
-
În general, compușii care prezintă legături de hidrogen o arată în fazele solide și lichide, deoarece în faza gazoasă moleculele au suficientă energie pentru a rupe interacțiunile electrostatice ale legăturii de hidrogen.
Deci, HF arată legarea de hidrogen în stare solidă . De fapt, arată chiar legarea hidrogenului în stare gazoasă, deși nu este relevantă aici. -
Pe măsură ce masa moleculară crește, interacțiunile van der Waals între molecule cresc, de asemenea. Dacă luăm în considerare doar acest factor, atunci punctul de topire al HI trebuie să fie cu siguranță mai mare.
-
Puterea legăturii de hidrogen a HF este atât de mare încât punctul de fierbere de $ \ ce { HF} > \ ce {HI} $ deși punctul de fierbere de $ \ ce {SbH3} > \ ce {NH3} $, adică legătura de hidrogen domină interacțiunile van der Waals în moleculele HI datorită masei moleculare ridicate.
-
Este efectul combinat al tuturor factorilor care determină punctul de topire al unui substanță.
-
Energia rețelei este invers legată de distanța internucleară, este, de asemenea, invers proporțională cu dimensiunea ionilor. Deci, mă aștept ca HF să aibă mai multă energie rețea.
Fiecare factor la care mă pot gândi este în favoarea HF, cu excepția masei moleculare. Dar dacă masa moleculară a iodului este motivul pentru care punctul de topire al HI este mai mare decât punctul de fierbere de HI trebuie să fi fost, de asemenea, mai mare. Atunci de ce este punctul de topire al HI mai mare decât cel al HF?
De ce este această contradicție?
Anunță-mă dacă greșesc în faptele menționate mai sus sau dacă am vreo lacune în înțelegerea punctelor de mai sus.
Răspuns
Creșterea atracției dispersive între moleculele HI este mai mare decât pierderea interacțiunilor dipolice. Doar în $ \ ce {H2O} $ domină forțele dipolului (Forțele intermoleculare și de suprafață, Jacob N. Israelachvili). Contribuția dispersiei la legătura intermoleculară pentru diverse molecule:
- $ \ 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%
Ce face contribuția o dispersie atât de mare este că este „nedirecțională și întotdeauna atractivă. Gândește-te la atomi ca la sferele lipicioase.
Răspuns
Like ați spus că mulți factori contribuie la punctele de topire. Este o tendință interesantă, că punctele de topire cresc în jos în timp ce punctele de fierbere cresc. Aș fi interesat să știu cum au fost măsurate datele.
Un lucru pe care l-ați făcut nu se ține seama de polarizabilitatea halogenurilor mai mari, care vor influența foarte mult forțele inter și intra moleculare. Dacă îmi vine în minte un răspuns mai bun, voi posta.