De ce punctul de fierbere al acidului sulfuric este mult mai mare decât cel al acidului fosforic?

Acidul fosforic nu este un acid puternic și nu suferă o deprotonizare completă.

Ambii acizi au o masă molară similară de aproximativ 98 grame pe mol.

O altă proprietate care ar trebui luată în considerare este formarea unui moment dipol net pe moleculă. Cu structura 3D a acidului fosforic atașată, fiecare dintre cei trei atomi de oxigen din $ \ ce {- OH} $ grup trage cu forță egală, anulându-se reciproc, lăsând un moment dipol net care merge în sus, provenind de la oxigenul dublu legat.

Cu acid sulfuric, totuși, ambele grupuri de legătură de hidrogen trag în relativ aceeași direcție, în timp ce atomii de oxigen dublu legați trag în direcția opusă, formând o st ronger net dipol.

Aceasta este analogă proprietăților nete dipolare ale metanilor clorurați. Vedeți imaginea atașată și observați asemănările dintre structurile lor și structurile acizilor pe care îi discutăm.

Un alt motiv cheie pentru diferența de punct de fierbere este autoprotoliza acidului sulfuric. Chiar și fără prezența apei, acidul sulfuric poate pierde un proton așa cum se arată în această ecuație:

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

Acidul fosforic este un acid slab și nu are astfel de interacțiuni și pierde doar protoni (în echilibru) în prezența apei. Autoprotoliza este importantă deoarece, prin autoprotoliză, acidul sulfuric formează acum interacțiuni ion-ion, care sunt interacțiuni mult mai puternice decât legarea hidrogenului.

Prin urmare, ca o combinație a unui moment dipol ușor mai puternic și mai mult din cauza autoprotolizei, acidul sulfuric are forțe intermoleculare mai puternice și, prin urmare, un punct de fierbere mai mare.

Comentarii

• H3PO4 pur suferă, de asemenea, de autoprotoliză și într-o măsură și mai mare decât H2SO4. Comportamentul substanțelor pure are puține în comun cu interacțiunile lor cu apa, atunci când acestea sunt foarte diluate.
• @Mithoron Deci, înseamnă asta pKa de $ \ ce {H3PO4} $ în $ \ ce {H3PO4 } $ este mai mare decât pKa de $ \ ce {H2SO4} $ în $ \ ce {H2SO4} $? Am ' am căutat o sursă pentru asta, dar ' nu am reușit să găsesc vreunul, aveți unul, întâmplător? Am încredere că ceea ce ' spui este adevărat, dar dacă există o sursă consolidată pentru asta, ' mi se pare util.
• @DGS books.google.pl/… Este este probabil cea mai puternică dintre toți acizii cunoscuți, ci mai degrabă din cauza bazicității mai mari, nu a acidității (se protonează mai ușor).
• ce legătură are masa molară cu TA?
• @Howsikan Mass se dovedește a nu fi cel mai bun indicator pentru forțele de dispersie, deoarece acestea sunt exclusiv un efect electronic (gândiți-vă la izotopi – deși masa molară are grijă de această problemă). Căutați un tabel de polarizabilități atomice și veți descoperi că tendința este în jos-stânga pe PT și se reflectă în raza atomică și energia de ionizare. În ceea ce privește moleculele: trebuie luate în considerare efectele unor lucruri precum suprafața moleculei ': doi izomeri ai C16H32 fierb la 513 și 554 K; 9 & 16 lanțuri principale, respectiv C. S-ar putea să vă imaginați polarizabilitatea ca modul în care ' dischetă ' specia este

Pe lângă factorii menționați de Howsikan, intuiția mea mă face să cred că există o paralelă cu punctele de fierbere de $ \ ce {NH3} $ și $ \ ce { H2O} $. Cred că oxosii ($ \ ce {O = P} $ și $ \ ce {O = S} $) sunt acceptori mai buni decât hidroxilii, deci acizii ar prefera $ \ ce {OH … O =} $ peste $ \ ce {OH … OH} $.$ \ ce {H3PO3} $ are trei oxoxi la un hidroxil, în timp ce $ \ ce {H2SO4} $ are câte două, deci $ \ ce {H2SO4} $ poate crea mai ușor o rețea favorabilă.