최상 답변
테트라 클로로 메탄 (CCl4)은 비극성으로 구성됩니다. 분자는 분산력을 통해 상호 작용하는 반면, 트리클로로 메탄 (CHCl3)은 영구 쌍극자-영구 쌍극자 (pd-pd) 상호 작용을 통해 상호 작용하는 극성 분자로 구성됩니다.
답변 이 질문은 간단히 말해서 CCl4의 분산력이 CHCl3의 pd-pd 상호 작용보다 강할만큼 충분히 광범위하기 때문에 CCl4는 CHCl3보다 끓는점이 더 높습니다.
이제 교과서에서는 항상 다음과 같이 말합니다. 일반적인 경험 법칙은 pd-pd 상호 작용이 분산력보다 강하다는 것입니다. 그러나이 경험 법칙에는 많은 예외가 있으며 이는 분자간 힘의 전반적인 강도에 영향을 미치는 다양한 다른 요인 때문입니다.
분자간 힘의 전반적인 강도에 영향을 미치는 일부 요인 때문입니다. 힘은 다음과 같습니다.
- 각 분자간 상호 작용의 강도 (즉, 하나의 수소 결합에 대해 교과서에서 말하는 것> 하나의 pd-pd 상호 작용> 하나의 분산력)
- 분자간 상호 작용의 확장 성 (분자 간의 “결합”과 같은 분자간 상호 작용을 상상해보십시오. 두 분자간에 이러한 “결합”이 얼마나 많이 형성 될 수 있는지 상상해보십시오. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명하겠습니다.)
- 엔트로피와 같은 열역학적 변화 (일부 다른 응답에서 자세히 설명 됨)
- 기타
CCl4와 CHCl3를 비교하면 CCl4는 더 좋고 / 더 대칭적인 모양. 따라서 포장이 더 콤팩트해질 것으로 기대할 수 있습니다. 이것은 CCl4의 샘플에서 두 분자의 CCl4 사이에 더 큰 접촉 표면적이 있음을 의미합니다. 더 큰 접촉 표면적은 더 광범위한 분자간 상호 작용의 형성을 허용합니다.
따라서 CCl4에서는 각 분자간 상호 작용의 강도가 CHCl3에 비해 약하지만 CCl4의 분자간 상호 작용의 확장 성은 CCl4의 분자간 상호 작용의 전체적인 강도가 CHCl3의 것보다 더 강하다는 점에서 CHCl3의 것보다 훨씬 높습니다.
이 설명을 원근법으로 설명하기 위해 임의의 값을 사용한 계산은 다음과 같습니다.
하나 분산력의 강도 = 4 하나 pd-pd 상호 작용의 강도 = 7 [pd-pd 상호 작용이 분산력보다 강하기 때문에]
Max. 아니. CCl4의 두 분자 사이의 분자간 “결합”= 50 Max. 아니. 두 CHCl3 분자 사이의 분자간 “결합”수 = 25 [CCl4는 더 조밀하게 패킹 될 수 있기 때문]
두 CCl4 분자 사이의 분자간 “결합”의 전체 강도 = 50×4 = 200 분자간 “결합의 전체 강도 ”두 분자의 CHCl3 = 25×7 = 175
이것이 상황을 명확하게 설명하기를 바랍니다.
답변
액체의 끓는점은 온도가 될 수 있습니다. 온도가 더 이상 상승하지 않고 거품이 나타나지만 과학자에게는 더 많은 의미가 있습니다. 두 개의 상반되는 경향이 균형점에 도달하는 지점이며 균형점으로 인식되어야합니다. 열역학에 대한 지식을 적용하면 dG = dH-TdS = 0 또는 엔탈피 변화가 엔트로피 변화의 균형을 이루는 지점을 알아야합니다. dH = T dS. 즉, T = dH / dS입니다. 따라서 사염화탄소가 더 높은 끓는점을 가지고 있다면 두 가지 가능한 설명이 있습니다. 하나는 사염화탄소에서 가능한 액상 응집을 가리키는 엔탈피 효과입니다.하지만 다른 하나를 무시해서는 안됩니다. 다른 하나는 엔트로피 효과입니다.
사염화탄소는 더 큰 유효 부피를 가지고있어 Van der Waals 접촉을 증가시킬 수 있습니다. 사실이지만 쌍극자 힘과 수소 결합은 일반적으로 클로로포름과 같은 분자에서 훨씬 더 강합니다. 따라서 우리는 엔트로피를 좀 더 자세히 살펴볼 필요가 있습니다. 끓는점을 높이는 것은 결합 에너지뿐 아니라 엔트로피 게임이며 열역학적 엔트로피는 “Thermal 와 같습니다. 확률 “.
일반적으로 무거운 원자는 에너지 준위가 더 가깝게 배치되어 엔트로피를 낮 춥니 다. CCl4에서 가스 엔트로피의 주요 원인이되는 변환 모드는 CHCl3보다 간격이 더 가깝습니다. 간단히 말해서 이것은 사염화탄소에 대해 더 에너지가 많은 분자의 열 확률이 낮아짐을 의미합니다.
(CHCl3는 더 큰 볼륨 이득을 만들기 때문에 약간의 엔트로피 이점이 있지만 이는 매우 작을 뿐이며 어쨌든 우리가 무시하고있는 일부 PV 작업에 의해 상쇄됩니다. 다른 볼륨 효과는 일시적인 쌍극자 효과이지만 분자량의 엔트로피 효과와 비교할 때 중요하지 않을 수 있습니다.)
비등점에 대한 상 동체를 비교할 수 있습니다. CHCl3 : 61.2 CCl4 : 76.3 CHBr3 : 149.1 CBr4 : 189.5
이 BP를 켈빈 단위의 분자량 제곱근으로 나누어 빠르게 계산 한 결과 :
FW 조정 BP CHCl3 : 30.598 CCl4 : 21.978 CHBr3 : 34.048 CBr4 : 24.403
그리고 행 (~ 8.63) 또는 열 (~ 3.43) 차이를 해결했을 때 매우 인상적이라고 생각한 훌륭한 합의를 얻었습니다. 🙂 제가 한 일은 확장하는 것입니다. 에너지 레벨 사이의 간격, 경기장을 평준화하기 위해 엔트로피와 에너지 레벨 간격 사이의 직접적인 연결을 볼 수 있습니다. (상태의 수와 퇴화는 일반적인 용어로 점령 확률에 영향을 주지만 여기서는 계산하지 않습니다.)
표준 값이 아닌 실제 잠열을 끓일 때 사용하면 다음을 수행 할 수 있습니다. 평형 자체에 대한 엔트로피를 계산합니다. CHCl3 : 29,240 / 334 = 87.5 CCl4 : 29,820 / 349 = 85.4 그리고 온도가 에너지 수준의 다른 간격을 보상했기 때문에 보시다시피 매우 가깝습니다. 응집 에너지가 상 변화 온도 차이를 결정하지 않는다는 것을 알 수 있습니다. :
( “질서 및 무질서”는 엔트로피와 대략적인 상관 관계입니다. 열 확률은 더 나은 표현은 변화 방향을 결정하는 Boltzmann 분포 통계에 영향을 미치기 때문에 에너지 수준 확률과 직접 관련이 있습니다. 이는 그들 사이의 간격과 직접 관련이 있습니다. 이는 변화 방향을 결정하는 Boltzmann 분포 통계에 영향을 미치기 때문입니다 . 열 확률의 두 번째 법칙은 시스템을 더 많은 에너지로 유도합니다. 상태, 더 넓은 간격, 덜 퇴화. 이러한 동적 자유도의 일반적인 증가는 질서에 해당합니다. 확률은 상대적인 용어입니다. 생물학은 2 차 확률 여기서 에너지 플럭스는 1 차 흐름에 의해 설정됩니다. 따라서 Darwinian 프로세스는 역 확률 공간에서 작동합니다. 여기서 엔트로피 저하가 동적으로 유지되는 비평 형 현상에 유리합니다 . )