Bedste svar
CH4, SiH4, GeH4, SnH4 er meget ens. De er alle i samme gruppe, og deres molekylære geometri er en tetraeder. De har kovalente bindinger. Nøgleforskellen: Antallet af protoner og elektroner.
Disse er ikke-polære molekyler, så der er ingen ionbindinger . Der er ingen H bundet til en F, N eller O, så der er ingen hydrogenbindinger. Så hvor efterlader det os?
Dipolinducerede dipolkræfter (AKA London-dispersionsstyrker) dikterer disse atoms kogepunkter. Det er tiltrækningen mellem atomer, der dikterer, hvor let de kan spredes.
Elektronerne i et atom bevæger sig konstant på grund af deres frastødning af hinanden. Hvis den ene elektron har bevæget sig, og den anden ikke har gjort det, oplades den midlertidigt.
Det dovne svar er, at største molekyle vil have det højeste kogepunkt. Jo flere protoner og elektroner, jo stærkere er effekten.
Derfor ville metan (CH4) med den mindste atomstørrelse have det laveste kogepunkt.
Dit essaysvar skal omfatte London spredning (AKA Van Der Waals-kræfter) som den primære faktor.
De fire intermolekylære styrker og hvordan de påvirker kogepunkter
Svar
Svaret er IKKE, at CH4 har det laveste kogepunkt. Spørgsmålet er, at SnH4 koger ved -52C; GeH4 koger -88C; SiH4 koger ved -112 ==> disse koger ved omtrent 30C forskel mellem hinanden. Men oddball CH4 koger ved -162, hvilket er 50C lavere i stedet for det forventede kogepunkt på -142C. Hvis du plotter molekylvægt kontra kogepunkt, kan du let se den. Elektronegativitet? Londons spredningskræfter som andre sagde, men hvorfor?
Elektronegativitet af H er 2,1 og C er 2,5 en forskel på +0,4; Mens elektronegativiteter af Si / Ge / Sn er 1,8 hver, er en forskel på -0,3 – omtrent den samme. Her har alle samme størrelse i CH4 / SiH4 / GeH4 / SnH4, men størrelserne på C versus Si / Ge / Sn er forskellige. Endelig er mængden af tilgængelige elektroner af Si / Ge / Sn i SiH4 / GeH4 / SnH4 meget mere tilgængelig end det meget kompakte CH4-molekyle, hvor Herne dækker mere af det centrale atom.
Dette korrelerer med Van der Waals radius af atomerne er C = 110, Si = 170, Ge = 211, Sn = 225, husk at Sn er lidt uden for linjen.
Så svaret er, at CH4 er en kompakt molekyle for det meste H er omkring det med mindre interaktion med de centrale C versus større centrale atomer (Si / Ge / Sn), som har meget større størrelser og flere elektroner for lettere induceret polariserbarhed mellem H og de centrale atomer.
Påminder mig om, hvorfor SF6 er så usædvanligt stabil (versus SF4 og SF2)!