ベストアンサー
テトラクロロメタン（CCl4）は非極性で構成されています分散力を介して相互作用する分子に対して、トリクロロメタン（CHCl3）は、永久双極子-永久双極子（pd-pd）相互作用を介して相互作用する極性分子で構成されます。
回答するにはこの質問は簡単に言えば、CCl4の分散力はCHCl3のpd-pd相互作用よりも強力であるため、CCl4の沸点はCHCl3よりも高くなります。
現在、教科書には常に次のように書かれています。一般的な目安として、pd-pdの相互作用は分散力よりも強力です。ただし、この目安には多くの例外があり、これは分子間力の全体的な強度に影響を与える他のさまざまな要因によるものです。
分子間力の全体的な強度に影響を与えるいくつかの要因力は以下のとおりです。
- 各分子間相互作用の強さ（つまり、1つの水素結合> 1つのpd-pdについて教科書が述べていること相互作用> 1つの分散力）
- 分子間相互作用の広さ（分子間の「結合」としての分子間相互作用を想像してください。2つの分子間でそのような「結合」をいくつ形成できるか。これについては以下で詳しく説明します）
- エントロピーなどの熱力学的変化（他のいくつかの応答で詳細に説明されています）
- Etc
CCl4とCHCl3を比較すると、CCl4にはより良い/より対称的な形状。そのため、梱包のコンパクト化が期待できます。これは、CCl4のサンプルでは、CCl4の2つの分子間の接触表面積が大きくなることを意味します。接触面積が大きいほど、より広範な分子間相互作用の形成が可能になります。
したがって、CCl4では、各分子間相互作用の強度はCHCl3に比べて弱いものの、CCl4の分子間相互作用の広がりはCHCl4の分子間相互作用の全体的な強度がCHCl3のそれよりも強いように、CHCl3のそれをはるかに上回っています。
この説明を概観するために、任意の値を使用した計算を以下に示します。
one 分散力の強さ= 4 one pd-pd相互作用の強さ= 7 [pd-pd相互作用は分散力よりも強いため]
最大。番号。 CCl4の2つの分子間の分子間「結合」の数= 50最大。番号。 CHCl3の2つの分子間の分子間「結合」の割合= 25 [CCl4をよりコンパクトに詰めることができるため]
CCl4の2つの分子間の分子間「結合」の全体的な強度= 50×4 = 200分子間「結合」の全体的な強度」CHCl3の2つの分子間= 25×7 = 175
これが物事を明確に説明することを願っています。
答え
液体の沸点は、温度の上昇が止まり、泡が現れますが、科学者にとってはもっと意味があるはずです。これは、2つの相反する傾向がバランスポイントに達するポイントであり、平衡として認識される必要があります。熱力学の知識を適用すると、dG = dH-TdS = 0、つまりエンタルピーの変化がエントロピーの変化と釣り合う点を知っておく必要があります。 dH = TdS。言い換えれば、T = dH / dSです。したがって、四塩化炭素の沸点が高い場合、2つの考えられる説明があります。1つは四塩化炭素の液相凝集の可能性を示すエンタルピー効果ですが、もう1つはエントロピー効果です。
四塩化炭素の有効体積が大きいため、ファンデルワールス接触が増加しますが、クロロホルムなどの分子では通常、双極子力と水素結合がはるかに強いため、疑問が生じます。したがって、エントロピーをもう少し詳しく調べる必要があります。沸点を上げるのは結合エネルギーだけではなく、エントロピーゲームであり、熱力学的エントロピーは「Thermal 」と同等です。 確率」。
一般的に、原子が重いと、エネルギー準位の間隔が狭くなり、エントロピーが低下します。 CCl4のガスのエントロピーの主な要因である並進モードは、CHCl3よりも間隔が狭くなっています。簡単に言えば、これは、四塩化炭素の場合、よりエネルギーの高い分子の熱確率が低下することを意味します。
（CHCl3はボリュームゲインが大きくなるため、エントロピーの利点もわずかにありますが、それは非常に小さいため、とにかく無視しているPV作業によって相殺されます。他のボリューム効果は一時的な双極子効果ですが、分子量のエントロピー効果と比較して重要になる可能性は低いです。）
沸点のホモログを比較できます：CHCl3：61.2 CCl4：76.3 CHBr3：149.1 CBr4 ：189。5
ケルビン内のこれらのBPを分子量の平方根で割って簡単に計算したところ、次のようになりました。
FW調整済みBPCHCl3：30.598 CCl4：21.978 CHBr3：34.048 CBr4 ：24.403
行ごと（〜8.63）または列ごと（〜3.43）の違いを計算すると、非常に印象的だと思った優れた合意が得られました:)スケールアウトすることですエネルギーレベル間の間隔。競技場を平準化するため、エントロピーとエネルギーレベルの間隔の直接的な関係を確認できます。 （状態の数、および縮退も一般的には占有の確率に影響しますが、ここではわかりません。）
標準値ではなく、沸騰時の実際の潜熱を使用すると、次のことができます。平衡自体のエントロピーを計算します。CHCl3：29,240 / 334 = 87.5 CCl4：29,820 / 349 = 85.4温度がエネルギーレベルのさまざまな間隔を補正しているため、これらは非常に近く、これも証明されています。凝集エネルギーが相変化の温度差を決定していないこと。：
（「秩序と無秩序」はエントロピーと大まかな相関関係にすぎません。熱確率はより良い言い方をすれば、これは変化の方向を決定するボルツマン分布統計に影響を与えるため、エネルギーレベルの確率に直接関係し、それらの間の間隔に直接関係します。熱確率の第2法則は、システムをより多くのエネルギーに向けて駆動します状態、より広い間隔、より少ない縮退。動的な自由度のこの一般的な増加は、秩序感に対応します。 確率は相対的な用語です。生物学は 二次確率 ここでエネルギーフラックスは一次フローによって設定されます。したがって、ダーウィンのプロセスは、動的に維持される非平衡現象にエントロピーの低下が有利である逆確率空間で動作します。 ）