W siły międzycząsteczkowe są to siły przyciągania elektrostatycznego, których funkcją jest łączenie cząsteczek (związków cząsteczkowych), utrzymywanie ich w stanie stałym lub ciekłym. Są niezwykle ważne, ponieważ decydują o wszystkich właściwościach fizycznych (temperatura topnienia, temperatura wrzenia, gęstość i rozpuszczalność) substancji.
W tym tekście przestudiujemy zależność między siłami międzycząsteczkowymi a temperaturą wrzenia substancji. Na początek przypomnijmy trzy ważne typy sił międzycząsteczkowych, którymi są:
♦ dipol dipol: to siła występująca w molekułach polarnych. Ponieważ cząsteczki te mają biegun dodatni i ujemny, siła dipol-dipol opiera się na przyciąganiu między dodatnim końcem jednej cząsteczki a ujemnym końcem drugiej. Przykłady: HCl, HBr, SO2 i PH3
Cząsteczki, które mają biegun dodatni i ujemny, przyciągają się nawzajem
♦ Indukowany dipol: to siła międzycząsteczkowa, która występuje tylko w molekułach niepolarnych (nie mają biegunów). Gdy zbliżają się dwie apolarne cząsteczki, następuje chwilowa deformacja ich chmur elektronów, co powoduje nierównowagę w elektronach cząsteczki, które są rozłożone w a dla niej inny. W tym momencie powstaje chwilowy dipol, a cząsteczka chwilowo ma biegun dodatni i ujemny, co powoduje przyciąganie. Przykłady: CO
2, CH4 i BH3
Przybliżenie dwóch niepolarnych cząsteczek generuje deformację, a w konsekwencji redystrybucję elektronów, która tworzy chwilowe dipole
♦ Wiązania wodorowe: jest to siła międzycząsteczkowa, która występuje w molekułach polarnych, ale tylko w tych, które obowiązkowo mają atomy wodoru związane bezpośrednio z atomami fluoru, tlenu lub azotu. Można ją uznać za siłę dipol-dipol, ale o znacznie większej intensywności. Interakcja zawsze zachodzi między wodorem jednej cząsteczki a innym atomem (F, O, N) innej cząsteczki. Przykłady: H2O, NH3 i HF
Atom wodoru (biała kula) jednej cząsteczki oddziałuje z tlenem (czerwona kula) innej cząsteczki wody
Pamiętając o trzech oddziaływaniach międzycząsteczkowych, możemy teraz powiązać je z temperaturą wrzenia substancji. jest nazywany temperatura wrzenia temperatura, w której cząsteczki danej substancji przestają być w stanie ciekłym (rozbijają ich siły międzycząsteczkowe) i przechodzą w stan gazowy. Interesującym szczegółem jest to, że siły międzycząsteczkowe i temperatura wrzenia substancji mają bardzo intensywny i bezpośredni związek, ponieważ im większa siła oddziaływania międzycząsteczkowego, tym wyższa temperatura wrzenia. Rząd intensywności sił międzycząsteczkowych to:
Indukowany dipol < dipol-dipol < wiązania wodorowe
Możemy zatem stwierdzić, że cząsteczki, które mają wiązania wodorowe jako siłę oddziaływania, mają wyższe temperatury wrzenia niż te, które mają dipol-dipol i tak dalej. Poniższa tabela przedstawia trzy substancje i ich wartości temperatury wrzenia:
W tabeli obserwujemy, że HF ma wyższą temperaturę wrzenia, ponieważ jego cząsteczki są połączone wiązaniami wodorowymi. Substancja F2 ma najniższą temperaturę wrzenia, ponieważ jego cząsteczki są przyciągane przez indukowany dipol.
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/forcas-intermoleculares-ponto-ebulicao-das-substancias.htm
