끓는점에 영향을 주는 요인 4가지

끓는점에 영향을 주는 요인

끓는점에 영향을 주는 요인 압력 및 분자간 결합 용제 및 솔루션 입니다. 녹는점 및 끓는점과 같은 속성은 개별 원자 또는 분자 사이에 인력이 얼마나 강한지를 측정합니다. 그것은 모두 이 일반 원리에서 비롯됩니다. 결합이 더 극성화되면 원자의 전하가 더 커지고, 이는 더 큰 분자간 인력으로 이어져 더 높은 끓는점으로 이어집니다. 분자 사이의 상호 작용에는 네 가지 주요 클래스가 있으며 모두 반대 전하 끌어당김의 다른 표현입니다.

 

 

네 가지 주요 분자간 힘은 다음과 같습니다. 압력 분자간 결합 용제 및 솔루션 이온 결합 > 수소 결합 > 반 데르 발스 쌍극자-쌍극자 상호 작용 > 반 데르 발스 분산력. 가장 강한 것부터 가장 약한 것까지 개별적으로 살펴보겠습니다.  

이온 세력

이온은 하전된 원자 또는 분자("이온") 간의 상호 작용입니다. Na(+), Li(+) 및 Ca(2+)와 같은 양으로 하전된 이온을 양이온 이라고 합니다. Cl(-), Br(-), HO(-)와 같은 음으로 하전된 이온은 음이온이라고 합니다.

반대 전하를 띤 이온은 쿨롱의 법칙(Coulomb's Law )에 의해 설명되며 이 법칙 에서 힘은 전하와 함께 증가하고 이들 이온 사이의 거리가 증가함에 따라 감소합니다.

 

이온 분자의 고도로 극성화된(하전된) 특성은 높은 녹는점(NaCl은 801°C의 녹는점)과 높은 수용해도(알칼리 금속 염의 경우, 다중 전하 를 형성 하는 금속)에 반영됩니다

 

압력 

끓는점 압력 이란 액체 비등점을 결정짓는 가장 큰 요인이며 개방 시스템에서 외부압력은 지구 대기일 가능성이 큽니다. 물은 섭씨 100도에서 표준 대기압에 도달하는데 고도가 높아지면 물은 더 낮아지는 온도에서 끓을 수 있습니다. 이것이 끓는점 공식 이며 압력에 따른 끓는점 계산 입니다. 

 

수소결합

수소 결합은 전기 음성도가 높은 원소 F, O 또는 N이 수소에 직접 결합되어 있는 분자에서 발생합니다. H의 전기 음성도가 2.2(Na의 경우 0.9, K의 경우 0.8)이기 때문에 이러한 결합은 순수한 이온 결합만큼 극성이 없으며 일부 공유 특성을 가지고 있습니다. 그러나 수소에 대한 결합은 여전히 ​​분극화되어 쌍극자를 가질 것입니다.

 

분자간 결합

우리가 다른 액체를 고려할때 더 많은 요소들이 비등점을 결정하는데 도움을 줍니다. 분자 사이의 결합 강도는 매우 중요한데. 예를 들어 에틸 알코올은 해수면에서 섭씨 78.5도 끓는 점을 가지고 있습니다. 메틸 에테르는 섭씨 -25도 비등점을 갖으며 실온과 해수면에서 메틸 에테르는 가스입니다. 

 

수소 결합 예시

아세트산-프로판올-에틸아민-hf-아세트아미드-h-결합-작용-증가-비등점-한 분자의 쌍극자는 다른 분자의 쌍극자와 정렬될 수 있으며, 이는 우리가 수소 결합 이라고 부르는 매력적인 상호 작용을 유도합니다 . 용액에서 빠른 분자 운동으로 인해 이러한 결합은 일시적(단기)이지만 (9kJ/mol(2kcal/mol)(NH의 경우)에서 약 30kJ/mol(7kcal) 및 HF의 경우 더 높음 예상할 수 있듯이 수소에 결합된 기의 전기 음성도가 증가함에 따라 결합의 강도가 증가합니다.

 

따라서 어떤 의미에서 H2O와 NH는 "끈적끈적"합니다. 이러한 작용기를 포함하는 분자는 분자량을 기준으로 예상하는 것보다 더 높은 끓는점을 갖는 경향이 있습니다.

 

쌍극자 상호작용

수소 이외의 다른 그룹은 전기 음성이 강한 원자와 극성 공유 결합에 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 각 분자는 쌍극자를 포함합니다. 반데르발스-쌍극자-쌍극자-상호작용-아세톤-메틸-아세테이트-프로필-플루오라이드

이 쌍극자는 매력적인 방식으로 서로 상호 작용할 수 있으며, 이는 또한 끓는점을 증가시킵니다. 그러나 탄소(전기음성도 = 2.5)와 전기음성원자(예: 산소 또는 질소) 사이의 전기음성도 차이가 수소(전기음성도 = 2.2)만큼 크지 않기 때문에 극성 상호작용은 강하지 않습니다. 따라서 평균적으로 이러한 힘은 수소 결합보다 약한 경향이 있습니다. 화합물 끓는점 비교 해보면 이를 알 수 있습니다.

 

용제 및 솔루션

액체 비등점을 높이는 효과적인 방법은 다른 성분을 첨가하는 것입니다. 해수면 물 비등점은 섭씨 100도이지만 소금같은 용질을 첨가하면 비등점을 높일 수 있습니다. 용매는 다른 물질이 용해되는 물질이며 용해되는 물질을 용질이라고 합니다. 용질이 용매에 용해되면 용액이 생성되며 용액은 순수한 용매보다 높은 온도에서 끓습니다. 소금물 끓는점이 이에 대한 예시이며 혼합물 끓는점은 다릅니다. 

 

반 데르 발스 분산군

가장 약한 분자간 힘을 분산력 또는 런던력이라고 합니다. 이들은 분자의 순간 쌍극자 사이의 인력을 나타냅니다 . 아르곤과 같은 원자에 대해 생각해보십시오. 불활성 기체죠? 그러나 –186 °C로 냉각하면 실제로 액체 아르곤으로 응축될 수 있습니다. 그것이 액체를 형성한다는 사실은 무언가 가 그것을 함께 잡고 있음을 의미합니다 . 그 무언가가 분산력입니다.

원자가 껍질의 전자에 대해 생각해보십시오. 평균적으로 고르게 분산되어 있습니다. 그러나 주어진 순간에 한 쪽에 있는 전자의 수와 다른 쪽에 있는 전자의 수 사이에 불일치가 있을 수 있으며, 이로 인해 순간적인 전하 차이 가 발생할 수 있습니다 .

van-der-waals-dispersion-forces-example-argon-temporary-dipoles-partial-charges-약간 농구와 비슷합니다. 평균적 으로 모든 플레이어는 플레이어의 균등한 분포를 위해 일대일로 처리됩니다. 그러나 주어진 순간에 플레이어 분포가 "덩어리져"(누군가가 열려 있음을 의미하는) 이중 팀 상황이 있을 수 있습니다. 원자가 껍질에서 이 "덩어리"는 쌍극자를 만들고 분자간 인력을 담당하는 쌍극자입니다.

 

분 극성 은 원자가 이러한 순간적인 쌍극자를 얼마나 쉽게 형성할 수 있는지 설명하기 위해 사용하는 용어입니다. 분극성은 원자 크기에 따라 증가합니다. 이것이 아르곤의 끓는점(–186°C)이 헬륨의 끓는점(–272°C)보다 훨씬 높은 이유입니다. 같은 비유로 요오드의 끓는점(II, 184°C)은 불소의 끓는점(FF, -188°C)보다 훨씬 높습니다.

 

강한 쌍극자가 없는 탄화수소 및 기타 비극성 분자의 경우 이러한 분산력은 실제로 분자 사이의 유일한 인력입니다. 쌍극자는 약하고 일시적이기 때문에 분자 간의 접촉에 의존합니다. 즉, 힘은 표면적에 따라 증가합니다. 메탄과 같은 작은 분자는 분자간 힘이 매우 약하고 끓는점이 낮습니다. 그러나 분자량이 증가함에 따라 끓는점도 상승합니다.

 

그 힘이 작용할 수 있는 표면이 늘어났기 때문입니다. 따라서 d 분산력은 분자량이 증가함에 따라 증가합니다. 개별적으로는 각각의 상호작용이 별로 가치가 없지만 집합적으로는 이러한 힘이 매우 중요할 수 있습니다. 도마뱀붙이 도마뱀은 어떻게 벽을 걸을 수 있습니까? 발을 보세요. 분산력은 표면적-현상-비등점-증가-분자량-메탄-에탄-프로판-부탄-펜탄-비등점

 

탄화수소의 경향을 결정하는 것은 정확한 구조에 따라 약간 까다로울 수 있습니다. 대칭은 끓는점과 녹는점에서도 중요한 역할을 합니다. 

 

결론

끓는점은 분자간 힘의 척도입니다. 분자간 힘은 결합의 분극이 증가함에 따라 증가합니다. 분자간 힘의 강도(따라서 끓는점에 미치는 영향)는 이온 > 수소 결합 > 쌍극자 쌍극자 > 분산입니다. 끓는점은 분자량과 표면적에 따라 증가합니다.