Bästa svaret
CH4, SiH4, GeH4, SnH4 är mycket lika. De är alla i samma grupp och deras molekylgeometri är en tetraeder. De har kovalenta bindningar. Nyckelskillnaden: Antalet protoner och elektroner.
Dessa är icke-polära molekyler, så det finns inga jonbindningar . Det finns ingen H bunden till en F, N eller O, så det finns inga vätebindningar. Så var lämnar det oss?
Dipolinducerade dipolkrafter (AKA Londons dispersionsstyrkor) dikterar dessa atoms kokpunkter. Det är attraktionen mellan atomer som dikterar hur lätt de kan spridas.
Elektronerna i en atom rör sig ständigt på grund av deras avstötning av varandra. Om en elektron har rört sig och den andra inte har laddats den tillfälligt.
Det lata svaret är att största molekylen kommer att ha den högsta kokpunkten. Ju fler protoner och elektroner, desto starkare blir effekten.
Därför skulle metan (CH4) med den minsta atomstorleken ha den lägsta kokpunkten.
Ditt uppsatssvar bör innehålla London dispersion (AKA Van Der Waals-krafter) som den primära faktorn.
De fyra intermolekylära styrkorna och hur de påverkar kokpunkter
Svar
Svaret är INTE att CH4 har den lägsta kokpunkten. Frågan är att SnH4 kokar vid -52C; GeH4 kokar -88C; SiH4 kokar vid -112 ==> dessa kokar vid ungefär 30C skillnad mellan varandra. Men oddball CH4 kokar vid -162 vilket är 50C lägre snarare än den förväntade kokpunkten på -142C. Om du plottar molekylvikt kontra kokpunkt kan du enkelt se den. Elektronnegativitet? Londons dispersionskrafter som andra sa, men varför?
Elektronegativitet för H är 2,1 och C är 2,5 en skillnad på +0,4; Medan elektronegativiteter av Si / Ge / Sn är 1,8 vardera, är skillnaden -0,3 – ungefär densamma. H har alla samma storlek i CH4 / SiH4 / GeH4 / SnH4 men storleken på C kontra Si / Ge / Sn är annorlunda. Slutligen är mängden tillgängliga elektroner av Si / Ge / Sn i SiH4 / GeH4 / SnH4 mycket mer tillgänglig än den mycket kompakta CH4-molekylen där H täcker mer av den centrala atomen.
Detta korrelerar med Van der Waals radie för atomerna är C = 110, Si = 170, Ge = 211, Sn = 225, kom ihåg att Sn är lite utanför linjen.
Så svaret är att CH4 är en kompakt molekyl mestadels H är runt den med mindre interaktion med de centrala C kontra större centrala atomer (Si / Ge / Sn) som har mycket större storlekar och fler elektroner för lättare inducerad polariserbarhet mellan H och de centrala atomerna.
Påminner mig om varför SF6 är så ovanligt stabil (mot SF4 och SF2)!