Powiedzmy, że mamy trzy łyżki. W pierwszym wlewamy 5 kropli wody; w drugim wlewamy 5 kropli alkoholu, a w trzecim 5 kropli acetonu. Po chwili odczekania zobaczymy, że aceton szybko przejdzie w stan gazowy, następnie alkohol, a dopiero po dłuższym czasie woda wyparuje.
Ten przykład pokazuje nam, że substancje nie przechodzą jednocześnie w stan gazowy lub w stan pary, a co za tym idzie, ich temperatury wrzenia również są różne.
Aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, musimy najpierw zrozumieć, kiedy następuje przejście z cieczy w gaz (lub w parę, w przypadku wody). Cząsteczki płynów w pojemniku są stale poruszane, ponieważ mają pewną swobodę ruchu. Ciśnienie atmosferyczne wywiera na te cząsteczki siłę, która zapobiega ich przejściu w stan gazowy. Ponadto molekuły tworzą ze sobą wiązania międzycząsteczkowe, co również utrudnia zmianę ich stanu fizycznego.
Jednak, kiedy cząsteczki te uzyskują określoną energię kinetyczną, udaje im się zerwać wiązania międzycząsteczkowe i bezwładność, przechodząc w stan gazowy lub gazowy.
Gdy podnosimy temperaturę tej cieczy, dostarczamy energię do układu, co powoduje te cząsteczki szybciej uzyskują energię potrzebną do zmiany stanu, co ma miejsce, gdy osiągną Twój temperatura wrzenia.
W podanym przykładzie temperatury wrzenia acetonu, alkoholu i wody wynoszą odpowiednio 56,2°C, 78,5°C i 100°C na poziomie morza. Wyjaśnia to kolejność parowania wymienioną dla tych cieczy.
Ale skąd ta różnica?
Istnieją dwa podstawowe czynniki, które uzasadniają różnice w temperaturach wrzenia substancji, którymi są: oddziaływania międzycząsteczkowe i masy molowe.
Spójrzmy na poniższą listę, aby zobaczyć, jak te czynniki wpływają na temperaturę wrzenia substancji:
- Oddziaływania międzycząsteczkowe:
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Jeśli oddziaływanie międzycząsteczkowe jest intensywne, konieczne będzie dostarczenie do układu jeszcze większej ilości energii, aby się rozpadł i cząsteczka mogła przejść do stanu gazowego.
Intensywność tych oddziaływań między cząsteczkami jest następująca w kolejności malejącej:
Wiązania wodorowe > stały dipol > indukowany dipol
Na przykład w tabeli widzimy, że temperatury wrzenia butan-1-olu i kwasu etanowego są wyższe niż innych substancji. Dzieje się tak, ponieważ te dwie substancje mają wiązania wodorowe, które są intensywniejszymi interakcjami niż inne.
Ponadto temperatura wrzenia propanonu jest wyższa niż pentanu, ponieważ oddziaływanie propanonu jest dipol stały, który jest bardziej intensywny niż dipol indukowany, czyli interakcja wykonywana przez pentan.
Ale dlaczego temperatura wrzenia propanonu nie jest wyższa niż temperatura wrzenia heksanu, skoro również wywołuje indukowane oddziaływanie dipolowe?
Tutaj pojawia się drugi czynnik, który wpływa na temperaturę wrzenia substancji: masa molowa.
- Masy molowe:
Jeśli masa cząsteczki jest duża, konieczne będzie dostarczenie do układu większej ilości energii, aby cząsteczka mogła przezwyciężyć bezwładność i przejść do stanu gazowego.
Na przykład pentan i heksan działają tak samo, jak w przypadku indukowanego dipola, ale masa molowa heksanu jest większa. Dlatego temperatura wrzenia heksanu jest wyższa niż pentanu.
W przypadku butan-1olu i kwasu etanowego oba tworzą wiązania wodorowe, a butan-1-ol ma większą masę molową. Jednak temperatura wrzenia kwasu etanowego jest wyższa, ponieważ dwie cząsteczki kwasu etanowego mogą tworzyć między sobą dwa wiązania. wodór (poprzez grupy O i OH), podczas gdy dwie cząsteczki butan-1-olu tworzą ze sobą tylko jedno wiązanie wodorowe (poprzez grupa OH).
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Porównanie temperatur wrzenia substancji”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/comparacao-entre-pontos-ebulicao-das-substancias.htm. Dostęp 27 czerwca 2021 r.
c) ( ) Rozpuszczalność cukru w wodzie wynika z utworzenia wiązań wodorowych między cząsteczkami sacharozy i wody.
