การเปรียบเทียบระหว่างจุดเดือดของสาร

สมมุติว่าเรามีสามช้อน อย่างแรกเราใส่น้ำ 5 หยด; ในวินาที เราใส่แอลกอฮอล์ 5 หยด และหยดที่สาม อะซิโตน 5 หยด หลังจากรอสักครู่เราจะเห็นว่าอะซิโตนจะเปลี่ยนเป็นก๊าซอย่างรวดเร็ว ตามด้วยแอลกอฮอล์ และหลังจากนั้นไม่นานน้ำก็จะระเหย

ตัวอย่างนี้แสดงให้เราเห็นว่าสารไม่เข้าสู่สถานะก๊าซหรือสถานะไอในเวลาเดียวกัน และด้วยเหตุนี้ จุดเดือดของพวกมันจึงแตกต่างกันด้วย

เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น เราต้องเข้าใจก่อนเมื่อการเปลี่ยนแปลงจากของเหลวเป็นก๊าซ (หรือเป็นไอในกรณีของน้ำ) เกิดขึ้น โมเลกุลของของเหลวในภาชนะอยู่ภายใต้การกวนตลอดเวลา เนื่องจากมีอิสระในการเคลื่อนที่ ความดันบรรยากาศออกแรงกับโมเลกุลเหล่านี้เพื่อป้องกันไม่ให้ผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ นอกจากนี้ โมเลกุลยังสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลซึ่งกันและกัน ซึ่งทำให้ยากต่อการเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพของพวกมัน

อย่างไรก็ตาม เมื่อโมเลกุลเหล่านี้ได้รับพลังงานจลน์ที่กำหนด พวกมันสามารถทำลายพันธะระหว่างโมเลกุลและความเฉื่อย เปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซหรือไอ

เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิของของเหลวนี้ เรากำลังจ่ายพลังงานให้กับระบบ ซึ่งทำให้เกิดสิ่งเหล่านี้ โมเลกุลได้รับพลังงานที่จำเป็นในการเปลี่ยนสถานะเร็วขึ้น ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพวกมันไปถึง ของคุณ จุดเดือด.

ในกรณีของตัวอย่าง จุดเดือดของอะซิโตน แอลกอฮอล์ และน้ำ คือ 56.2 °C, 78.5 °C และ 100 °C ที่ระดับน้ำทะเลตามลำดับ ซึ่งจะอธิบายลำดับการระเหยที่กล่าวถึงสำหรับของเหลวเหล่านี้

แต่ทำไมความแตกต่างนี้?

มีปัจจัยพื้นฐานสองประการที่แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างในจุดเดือดของสาร ได้แก่ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและมวลโมลาร์

ลองดูรายการต่อไปนี้เพื่อดูว่าปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่อจุดเดือดของสารอย่างไร:

• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล:

หากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลรุนแรง ก็จำเป็นต้องเพิ่มพลังงานให้กับระบบเพื่อให้สลายตัวและโมเลกุลสามารถผ่านไปยังสถานะก๊าซได้

ความเข้มของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ตามลำดับจากมากไปน้อยดังต่อไปนี้:

พันธะไฮโดรเจน > ไดโพลถาวร > ไดโพลเหนี่ยวนำ

ตัวอย่างเช่น ในตาราง เราจะเห็นว่าจุดเดือดของ butan-1-ol และ ethanoic acid นั้นสูงกว่าจุดเดือดของสารอื่นๆ เนื่องจากสารทั้งสองนี้มีพันธะไฮโดรเจนซึ่งมีปฏิกิริยารุนแรงกว่าสารอื่น

นอกจากนี้ จุดเดือดของโพรพาโนนยังสูงกว่าเพนเทน เนื่องจากปฏิกิริยาของโพรพาโนนคือ ไดโพลถาวรซึ่งมีความเข้มข้นมากกว่าไดโพลเหนี่ยวนำซึ่งเป็นอันตรกิริยาที่กระทำโดย เพนเทน

แต่ทำไมจุดเดือดของโพรพาโนนจึงไม่สูงกว่าเฮกเซน เพราะมันทำปฏิกิริยาไดโพลแบบเหนี่ยวนำด้วย?

นี่คือที่มาของปัจจัยที่สองที่ขัดขวางจุดเดือดของสาร: มวลโมลาร์

• มวลฟันกราม:

หากมวลของโมเลกุลมีขนาดใหญ่ จำเป็นต้องเพิ่มพลังงานให้กับระบบเพื่อให้โมเลกุลสามารถเอาชนะความเฉื่อยและเคลื่อนไปสู่สถานะก๊าซได้

ตัวอย่างเช่น เพนเทนและเฮกเซนทำปฏิกิริยาเดียวกัน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาของไดโพลที่ถูกเหนี่ยวนำ แต่มวลโมลาร์ของเฮกเซนนั้นมากกว่า ดังนั้นจุดเดือดของเฮกเซนจึงสูงกว่าของเพนเทน

ในกรณีของบิวแทน-1ออลและกรดเอทาโนอิก ทั้งคู่สร้างพันธะไฮโดรเจนและบิวตัน-1-ออลมีมวลโมลาร์สูงกว่า อย่างไรก็ตาม จุดเดือดของกรดเอทาโนอิกจะสูงกว่าเนื่องจากกรดเอทาโนอิกสองโมเลกุลสามารถสร้างพันธะสองพันธะระหว่างพวกมันได้ ไฮโดรเจน (ผ่านหมู่ O และ OH) ในขณะที่บิวตัน-1-ออล 2 โมเลกุลสร้างพันธะไฮโดรเจนเพียงพันธะเดียวต่อกัน (ผ่าน กลุ่มโอไฮโอ)

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/comparacao-entre-pontos-ebulicao-das-substancias.htm