A legjobb válasz
A tetraklór-metán (CCl4) nem poláros diszperziós erőkön keresztül kölcsönhatásba lépő molekulák, míg a triklór-metán (CHCl3) állandó dipól-állandó dipól (pd-pd) kölcsönhatásokon keresztül kölcsönhatásban lévő poláros molekulákból áll.
Válasz Ez a kérdés egyszerűen annyi, hogy a CCl4 forráspontja magasabb, mint a CHCl3, mert a diszperziós erők a CCl4-ben elég nagyok ahhoz, hogy erősebbek legyenek, mint a pd-pd kölcsönhatások a CHCl3-ban.
Most már tudom, hogy a tankönyvek mindig ezt mondják az általános ökölszabály, hogy a pd-pd kölcsönhatások erősebbek, mint a diszperziós erők. Ennek az ökölszabálynak azonban sok kivétele van, és ez annak köszönhető, hogy számos más tényező befolyásolja a molekulák közötti erők teljes erősségét.
Néhány tényező, amely befolyásolja az intermolekuláris erők teljes erősségét az erőket az alábbiakban soroljuk fel:
- minden intermolekuláris interakció erőssége (azaz mit mondanak a tankönyvek egy hidrogénkötésről> egy pd-pd interakció> egy diszperziós erő)
- Az intermolekuláris interakciók kiterjedtsége (Képzeljük el az intermolekuláris interakciókat a molekulák közötti „kötésekként”, hány ilyen „kötés” alakulhat ki két molekula között. Ezt alább részletezem)
- Termodinamikai változások, mint például az entrópia (részletesen elmagyarázzák néhány más válaszban)
- stb.
A CCl4 és a CHCl3 összehasonlításával a CCl4 rendelkezik egy szebb / szimmetrikusabb alak. Ezért várható, hogy a csomagolása kompaktabb lesz. Ez azt jelentené, hogy a CCl4 mintájában vitathatatlanul nagyobb a felület érintkezési területe a CCl4 két molekulája között. A nagyobb érintkezési felület lehetővé tenné a kiterjedtebb intermolekuláris interakciók kialakulását.
Tehát a CCl4-ben, annak ellenére, hogy az egyes intermolekuláris interakciók erőssége gyengébb a CHCl3-hoz képest, az intermolekuláris interakciók kiterjedtsége a CCl4-ben messze meghaladja a CHCl3-ban mért értéket, így az intermolekuláris kölcsönhatások teljes ereje a CCl4-ben erősebb, mint a CHCl3-nál.
Ennek a magyarázatnak a perspektívája érdekében az alábbiakban tetszőleges értékeket használó számítás látható:
egy diszperziós erő = 4 erőssége egy pd-pd interakció = 7 [Mivel a pd-pd kölcsönhatás erősebb, mint a diszperziós erő]
Max. nem. intermolekuláris „kötések” két molekula között CCl4 = 50 Max. nem. két molekula közötti intermolekuláris „kötés” CHCl3 = 25 [Mivel a CCl4 kompaktabban csomagolható]
Két CCl4 molekula közötti intermolekuláris „kötések” összerőssége = 50×4 = 200 Az intermolekuláris „kötések teljes erőssége ”Két molekula között a CHCl3 = 25×7 = 175
Remélem, hogy ez világosan megmagyarázza a dolgokat.
Válasz
A folyadék forráspontja lehet az a hőmérséklet, amelyen a hőmérséklet nem emelkedik tovább, és buborékok jelennek meg, de egy tudós számára ez többet jelent. Ez az a pont, ahol két ellentétes tendencia elér egy egyensúlyi pontot, ezt egyensúlynak kell felismerni. A termodinamika ismereteit alkalmazva tudnia kell, hogy dG = dH – TdS = 0 vagy az entalpia változásának egyensúlyi pontja az entrópia változásával. dH = T dS. Más szavakkal: T = dH / dS. Tehát, ha a szén-tetraklorid magasabb forráspontú, akkor két lehetséges magyarázat létezik, az egyik egy entalpia-hatás, amely a szén-tetrakloridban lehetséges folyadékfázis-kohézióra mutat, de nem szabad elhanyagolni a másikat, a másik pedig entrópia-hatás.
A szén-tetraklorid nagyobb effektív térfogattal rendelkezik, ami növelné a Van der Waals-kontaktust, igaz, de a dipólerők és a hidrogénkötések általában sokkal erősebbek egy olyan molekulában, mint a kloroform, ami motiválta kérdését. Tehát egy kicsit alaposabban meg kell vizsgálnunk az entrópiát. A forráspont emelkedése nem csak a kötési energiák, hanem az entrópia játék, és a termodinamikus entrópia egyenértékű a “Thermal Valószínűség “.
Általánosságban elmondható, hogy a nehezebb atomok miatt az energiaszintek szorosabban helyezkednek el, ami csökkenti az entrópiát. Azok a transzlációs módok, amelyek a CCl4-ben a gázok entrópiájának legfőbb hozzájárulói, szorosabban helyezkednek el, mint a CHCl3-ban. Egyszerűbben fogalmazva ez azt jelenti, hogy az energikusabb molekulák termikus valószínűsége alacsonyabb a szén-tetraklorid esetében.
(A CHCl3-nak van egy kis entrópiaelőnye azért is, mert nagyobb térfogat-növekedést eredményez, de ez csak nagyon kicsi, és ezt ellensúlyozza néhány PV-munka, amelyet egyébként is figyelmen kívül hagyunk. A másik kötet A hatás az ideiglenes dipólus-effektus, de ez valószínűleg nem lesz fontos a molekulatömeg entrópiás hatásához képest.)
Összehasonlíthatjuk a forráspont homológjait: CHCl3: 61.2 CCl4: 76.3 CHBr3: 149.1 CBr4 : 189.5
Gyors számítást végeztem úgy, hogy ezeket a kelvinben mért BP-ket elosztottam a molekulatömeg négyzetgyökével, és megkaptam:
FW-korrigált BP CHCl3: 30.598 CCl4: 21.978 CHBr3: 34.048 CBr4 : 24.403
és amikor kidolgoztam a különbségeket soronként (~ 8.63) vagy oszloponként (~ 3.43), kiváló megállapodásokat kaptam, ami szerintem elég lenyűgöző volt 🙂 Amit tettem, az a méretezés az energiaszintek közötti távolságok, a játéktér kiegyenlítése érdekében, és így láthatja az entrópia és az energiaszint közötti távolságok közvetlen kapcsolatát. (az állapotok és a degeneráltak száma általában is befolyásolja a foglalkozás valószínűségét, de itt nem ábrázoljuk).
Ha a tényleges látens hőmennyiséget használjuk forrásponton, a standard érték helyett, akkor számítson ki egy entrópiát maguknak az egyensúlyoknak: CHCl3: 29 240/334 = 87,5 CCl4: 29 820/349 = 85,4, és elég közel vannak egymáshoz, amint láthatja, mert a hőmérséklet kompenzálta az energiaszintek különböző távolságait, és ez is bizonyítja hogy az összetartó energiák nem határozzák meg a fázisváltozás hőmérséklet-különbségeit .:
(A “rend és rendellenesség” csak durván korrelál az entrópiával. A termikus valószínűség jobb kifejezés, közvetlenül kapcsolódik az energiaszintű probabilititekhez, amelyek közvetlenül a köztük lévő távolságra vonatkoznak, mert ez befolyásolja a változás irányát meghatározó Boltzmann-eloszlási statisztikákat . A termikus valószínűség második törvénye több energiára készteti a rendszereket állapotok, szélesebb távolságok, kevesebb degeneráció. A dinamikus szabadság fokainak ez az általános növekedése megfelel a rend érzésének. A valószínűség relatív kifejezés. A biológia másodrendű valószínűség, ahol az energiaáramokat első rendű áramlás alapján állítják be. Tehát a darwini folyamatok egy fordított valószínűségi térben működnek, ahol az entrópia csökkentése a dinamikusan fenntartott nem egyensúlyi jelenségek számára kedvező . )