Beste svaret
CH4, SiH4, GeH4, SnH4 er veldig like. De er alle i samme gruppe, og deres molekylære geometri er en tetraeder. De har kovalente bindinger. Hovedforskjellen: Antall protoner og elektroner.
Dette er ikke-polare molekyler, så det er ingen ionebindinger . Det er ingen H bundet til en F, N eller O, så det er ingen hydrogenbindinger. Så hvor forlater det oss?
Dipolinduserte dipolkrefter (AKA London-dispersjonsstyrker) dikterer kokepunktene til disse atomene. Det er tiltrekningen mellom atomer som dikterer hvor lett de kan spre seg.
Elektronene i et atom beveger seg kontinuerlig på grunn av deres frastøting av hverandre. Men hvis det ene elektronet har beveget seg og det andre ikke, blir det midlertidig ladet.
Det dovne svaret er at største molekylet vil ha det høyeste kokepunktet. Jo flere protoner og elektroner, jo sterkere blir effekten.
Derfor vil metan (CH4) med den minste atomstørrelsen ha det laveste kokepunktet.
Ditt essaysvar skal omfatte London spredning (AKA Van Der Waals-krefter) som den primære faktoren.
De fire intermolekylære styrkene og hvordan de påvirker kokepunkter
Svar
Svaret er IKKE at CH4 har det laveste kokepunktet. Problemet er at SnH4 koker ved -52C; GeH4 koker -88C; SiH4 koker ved -112 ==> disse koker med omtrent 30C forskjell mellom hverandre. Men oddball CH4 koker ved -162 som er 50C lavere i stedet for det forventede kokepunktet på -142C. Hvis du plotter molekylvekt kontra kokepunkt, kan du enkelt se den. Elektronegativitet? Londons spredningskrefter som andre sa, men hvorfor?
Elektronegativiteten til H er 2,1 og C er 2,5 en forskjell på +0,4; Mens elektronegativiteter av Si / Ge / Sn er 1,8 hver, er en forskjell på -0,3 – omtrent den samme. H’er har samme størrelse i CH4 / SiH4 / GeH4 / SnH4, men størrelsen på C kontra Si / Ge / Sn er forskjellig. Til slutt er mengden tilgjengelige elektroner av Si / Ge / Sn i SiH4 / GeH4 / SnH4 mye mer tilgjengelig enn det meget kompakte CH4-molekylet der Hene dekker mer av det sentrale atomet.
Dette korrelerer med Van der Waals radius på atomene er C = 110, Si = 170, Ge = 211, Sn = 225, husk at Sn er litt utenfor linjen.
Så svaret er at CH4 er en kompakt molekyl for det meste H er rundt det med mindre interaksjon med de sentrale C versus større sentrale atomer (Si / Ge / Sn) som har mye større størrelser og flere elektroner for lettere indusert polariserbarhet mellom H og de sentrale atomer.
Påminner meg om hvorfor SF6 er så uvanlig stabil (versus SF4 og SF2)!