Допустим, у нас есть три ложки. В первую капаем 5 капель воды; во второй капаем 5 капель спирта, в третий 5 капель ацетона. Подождав некоторое время, мы увидим, что ацетон быстро перейдет в газообразное состояние, затем спирт и только через долгое время вода испарится.
Этот пример показывает нам, что вещества не переходят одновременно в газообразное или парообразное состояние и, следовательно, их точки кипения также различны.
Чтобы понять, почему это происходит, нам сначала нужно понять, когда происходит этот переход от жидкости к газу (или к пару в случае воды). Молекулы жидкостей в контейнере постоянно перемешиваются, так как имеют некоторую свободу передвижения. Атмосферное давление оказывает на эти молекулы силу, препятствующую их переходу в газообразное состояние. Кроме того, молекулы образуют межмолекулярные связи друг с другом, что также затрудняет изменение их физического состояния.
Тем не мение, когда эти молекулы приобретают определенную кинетическую энергию, им удается разорвать свои межмолекулярные связи и инерцию, переходя в газообразное или парообразное состояние.
Когда мы увеличиваем температуру этой жидкости, мы снабжаем систему энергией, которая вызывает эти молекулы быстрее приобретают энергию, необходимую для изменения состояния, что происходит, когда они достигают ваш точка кипения.
В приведенном примере точки кипения ацетона, спирта и воды составляют соответственно 56,2 ° C, 78,5 ° C и 100 ° C на уровне моря. Это объясняет упомянутый порядок испарения этих жидкостей.
Но почему эта разница?
Существуют два основных фактора, которые оправдывают различия в температурах кипения веществ, а именно: межмолекулярные взаимодействия и молярные массы.
Давайте посмотрим на следующий список, чтобы увидеть, как эти факторы влияют на температуру кипения веществ:
- Межмолекулярные взаимодействия:
Если межмолекулярное взаимодействие будет интенсивным, необходимо будет подать в систему еще больше энергии, чтобы она разрушилась и молекула смогла перейти в газообразное состояние.
Интенсивность этих взаимодействий между молекулами следует в следующем порядке убывания:
Водородные связи> постоянный диполь> индуцированный диполь
Например, из таблицы мы видим, что температуры кипения бутан-1-ола и этановой кислоты выше, чем у других веществ. Это потому, что эти два вещества имеют водородные связи, которые являются более интенсивными взаимодействиями, чем другие.
Кроме того, точка кипения пропанона выше, чем у пентана, потому что взаимодействие пропанона постоянный диполь, который более интенсивен, чем индуцированный диполь, который представляет собой взаимодействие, выполняемое пентан.
Но почему точка кипения пропанона не выше, чем у гексана, ведь он также осуществляет индуцированное дипольное взаимодействие?
Здесь и появляется второй фактор, влияющий на температуру кипения вещества: молярная масса.
- Молярные массы:
Если масса молекулы велика, необходимо будет подать больше энергии в систему, чтобы молекула смогла преодолеть инерцию и перейти в газообразное состояние.
Например, пентан и гексан осуществляют то же взаимодействие, что и индуцированный диполь, но молярная масса гексана больше. Следовательно, температура кипения гексана выше, чем у пентана.
В случае бутан-1ола и этановой кислоты оба образуют водородные связи, а бутан-1-ол имеет более высокую молярную массу. Однако температура кипения этановой кислоты выше, потому что две молекулы этановой кислоты могут образовывать две связи между собой. водорода (через группы O и OH), в то время как две молекулы бутан-1-ола устанавливают только одну водородную связь друг с другом (через Группа ОН).
Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/comparacao-entre-pontos-ebulicao-das-substancias.htm
