Температура плавления и температура кипения

• Вещество плавится, когда энергия теплового движения становится такой большой, что межмолекулярные силы больше не в состоянии удерживать молекулы рядом друг с другом.

• Вещество испаряется, когда энергии теплового движения достаточно для отрыва молекул друг от друга

Таким образом, температуры плавления и кипения веществ тем выше, чем сильнее межмолекулярные силы.

• Дисперсионные силы тем больше, чем больше в молекуле электронов и чем более свободно (рыхло) они располагаются. Количество электронов в молекуле приблизительно пропорционально молекулярной массе.

• При сравнении веществ с близкими молекулярными массами более высокие температуры плавления и кипения будут иметь те вещества,

• молекулы которых полярны или

• имеют удлиненную форму, или

• содержат атомы с большими радиусами.

• При сравнении веществ, молекулярные массы которых различаются в разы, у веществ с большей молекулярной массой температуры плавления и кипения обычно выше.

• Если молекула обладает постоянным дипольным моментом, то к дисперсионным силам добавляются диполь-дипольные взаимодействия.

• Водородные связи существенно увеличивают межмолекулярные силы притяжения.

Влияние водородных связей сравнимо с 3÷10-кратным увеличением молекулярной массы.

Сравнение сил взаимодействия

Тип взаимодействия	Энергия, кДж/моль
Химическая связь	~200 - 600
Водородная связь	~20 - 40
Ориентационное (диполь-дипольное)взаимодействие	~1 - 5
Индукционное взаимодействие	~0,05 - 2
Дисперсионное взаимодействие	~0,05 - 2

? У какого соединения самые сильные межмолекулярные силы F₂, HCl, CF₄?

• F₂ неполярная 0 D 3

• HCl полярная 1,08 D 1

• CF₄ неполярная 0 D 2

? Оценить и описать, какие силы присутствуют и какого порядка в следующих соединениях:

Cl₂, CO, CH₂Cl₂, HF, CH₃OCH₃

• Cl₂ Дисперсионные силы. Неполярная молекула – имеется лишь дисперсионное взаимодействие.

• CO Ориентационные силы (взаимодействие диполь-дипольного типа). Молекула С-О полярна. И между полярными молекулами имеется дисперсионное взаимодействие, но силы диполь-дипольного типа значительнее, чем дисперсионного.

• CH₂Cl₂ Ориентационные силы. Полярная молекула.

• HF Водородная связь. Имеются силы дисперсионного типа и ориентационные силы, но водородная связь – самая сильная.

• CH₃-O-CH₃ Ориентационные силы. Атомы водорода не связаны с кислородом, поэтому водородной связи здесь не возникает.Молекула полярна – имеются ориентационные силы.

Ковалентные твердые вещества

Во многих твердых веществах невозможно различать отдельные молекулы – все частички вещества связаны непрерывной решеткой ковалентных связей.

Н апример, алмаз и кремний состоят из атомов, связанных ковалентной связью в тетраэдрическую конфигурацию:

Вещества с ковалентной решеткой имеют высокие температуры плавления и кипения, так как плавление предполагает разрыв ковалентных связей.

Пример: Температура плавления алмаза более 3500 °C, кремния 1410 °C.

Подобными свойствами обладают и вещества, в которых постоянная (регулярная) решетка химических связей присутствует лишь в каком-то определенном направлении или уровне.

Н апример, графит состоит из слоев атомов углерода, находящихся в состоянии sp²-гибридизации. Внутри слоев действуют ковалентные силы, а между слоями – силы дисперсионного типа.