Точки кипения органических соединений

жидкость достигает кипения когда ее молекулы получают достаточно энергии чтобы освободиться от сил притяжения которые существуют между этими молекулами и эти силы притяжения между молекулами называются межмолекулярными силами давайте сравним две молекулы пентана слева и гексана справа что значит они содержат только углерод и водород пентан содержит 5 атомов углерода 1 2 3 4 5 то есть пять атомов углерода в молекуле пентана точка кипения пентана равна 36 градусам цельсия в гекса не содержится шесть атомов углерода 1 2 3 4 5 6 6 атомов углерода и точка кипения равна 69 градусам цельсия изобразим еще одну молекулу пентана в ней 5 атомов углерода давайте поразмышляем о межмолекулярных силах которые существуют между этими молекулами пентана пентан это неполярная молекула нам известна только одна межмолекулярные силы существующая между не полярными молекулами и это конечно лондоновские дисперсионные силы лондонские дисперсионные силы присутствуют между этими двумя молекулами пентана лондоновские дисперсионные силы самый слабый из всех межмолекулярных сил это такие силы притяжения между молекулами которые существуют короткий период времени поэтому можем представить лондоновские дисперсионные силы таким образом я покажу короткие временные силы притяжения между молекулами пентана нарисуем еще одну молекулу гексана и изобразим и я здесь гексан более крупный углеводород у него больше площадь поверхности большая площадь поверхности значит что лондона вских дисперсионных сил больше возможностей для возникновения поэтому я покажу еще большее притяжение между молекулами гексана то есть молекула гексана больше притягивают друг друга чем молекулы пентана и это повышенное притяжение отнимает у молекул больше энергии необходимой для их отделения друг от друга большая энергия значит более высокая точка кипения то есть у гексана точка кипения выше чем у пентана это значит что увеличив число атомов углерода в углеродной цепочки увеличится . кипения вещества в этом примере мы сравнили две молекулы с прямыми цепями атомов давайте сравним прямую цепи углеводорода с разветвленной цепью слева изображён пентан с точки кипения 36 градусов цельсия запишем его молекулярную формулу нам уже известно что в нем 5 атомов углерода если посчитать атомы водорода 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 и 12 получится 12 атомов водорода или аж 12 c 5 h 12 молекулярная формула пентана как насчет не а пентана справа в нем один два три четыре пять атомов углерода и 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 и 12 атомов водорода или c 5 h 12 у этих двух соединений одна молекулярная формула и так одна молекулярная формула c 5 h 12 разница только в том что он не а пентана разветвленная цепи атомов л пентана нет у него прямая цепи атомов хорошо давайте определим точке кипения . кипения пентана 36 градусов цельсия а точка кипения не а пентана снижается до 10 градусов цельсия давайте выясним почему если нарисую молекулу пентана то мы скажем что между этими двумя молекулами пентана существует у лондоновские дисперсионные силы позвольте мне изобразить кратковременные силы притяжения между этими двумя молекулами неё пентан это тоже углерод и он не полярный если я нарисую еще одну молекулу него пентана и мы зададимся вопросом какие силы притяжения будут между ними то ответ будет что это лондоновские дисперсионные силы из-за разветвления цепи форма на бинт она в трёх измерениях напоминает сферу это не совсем точно но попытайтесь представить молекулу на его пентана слева в форме сферы или сферической а эту молекулу на open the на справа попытайтесь представить форме приближённой к форме сферы что касается площади поверхности судя по протяжению между двумя молекулами она намного меньше чем у двух молекул пентана можно даже поставить эти две молекулы пентана друг на друга и на получим большую площадь поверхности и большие силы притяжения но эти молекулы него пентана из-за своей формы то есть разветвленности не обладают столь же большой площадью поверхности и это значит что силы притяжения между молекулами на я пентана меньше меньше сил притяжения ниже точка кипения поэтому точка кипения на пентана всего 10 градусов цельсия итак я всегда представляю себе комнатную температуру близкое к 25 градусам цельсия то есть практически постоянно она держится между двадцатью и двадцатью пятью градусами но если комнатная температура близка к 25 градусам каким же будет агрегатное состояние него пентана температура уже больше точки кипения него пентана поэтому при комнатной температуре и давлении на пентан будет газом верно у молекул будет достаточно энергии чтобы отделиться друг от друга таким образом но пентан станет газом при комнатной температуре и давлении в то время как точка кипения пентана 36 градусов цельсия больше комнатной температуры то есть мы не достигаем точки кипения пентана что значит пентан остается в жидком состоянии при комнатной температуре и давлении и так пентан эта жидкость давайте поразмышляем о тенденции разветвленности атомов у нас одинаковое количество атомов углерода и количество атомов водорода но разные точки кипения у него пентана более разветвленная структура и поэтому низкая точка кипения то есть тенденция состоит в увеличении разветвленности мы не говорим здесь о количестве атомов углерода а всего лишь разветвленности увеличивая разветвленность мы снижаем температуру кипения так как уменьшается площадь поверхности для сил притяжения давайте сравним еще три молекулы чтобы разобраться рассмотрим эти три молекулы и попытаемся объяснить разницу в точка кипения мы уже говорили о молекула гексана с точки кипения 69 градусов цельсия если мы нарисуем еще одну молекулу гексана единственной межмолекулярные силы между этими молекулами будут конечно лондоновские дисперсионные силы поэтому я просто запишу лондоновские силы и так лондоновские дисперсионные силы между двумя не полярными молекулами гексана далее мы рассмотрим гексаном 3 гексана 6 атомов углерода то же количество и у гекса но на 3 1 2 3 4 5 6 не задумывайтесь пока названиях этих молекул если вы только начали изучать органическую химию просто подумайте какие межмолекулярные силы мы обсудили в этом видео это q3 гексан она тоже 6 атомов углерода я изображу еще одну молекулу 3 гекса но на это еще одна молекула определим их electra негативность и сравним ее у кислорода и углерода кислород более электронегативный чем углерод поэтому он отнимает некоторую электронную плотность и становится частично отрицательным следовательно углерод становится частично положительным получается диполь не так ли то есть эта молекула дипольная также как и эта молекула 3 гексан он а частично отрицательный кислород и частично положительный углерод так как противоположности притягиваются частично отрицательный кислород притягивается к частично положительному углероду во второй молекуле три гексан он а что это за мир молекулярная сила диполи взаимодействуют с диполями поэтому это будет взаимодействие диполь-дипольного я это запишем итак мы говорим о взаимодействии очевидно что лондоновские дисперсионные силы тут также присутствуют если взять во внимание эту часть то здесь будут действовать лондоновские дисперсионные силы но диполь-дипольные то более мощные межмолекулярные силы по сравнению с лондоновскими дисперсионными силами таким образом две молекулы 3 гекса но на притягиваются друг другу сильнее чем эти две молекулы гексана следователем понадобится больше энергии чтобы оторваться друг от друга поэтому точка кипения у него выше то есть у 3 гекса но на точка кипения выше чем и гексана так как взаимодействие диполь-дипольные мощные межмолекулярные силы чем лондоновские дисперсионные силы и наконец мы рассмотрим три гексанол у которого также 6 атомов углерода 1 2 3 4 5 6 у нас снова 6 атомов углерода я изображу еще одну молекулу 3 гексанол а в ней шесть атомов углерода кислород и водород нам известно что между этими молекулами могут быть водородные связи кислород более электроотрицателен поэтому кислород частично отрицательный водород частично положительный то же самое происходит и со второй молекулой 3 гексанол а частично отрицательный кислород и частично положительный водород поэтому возможны водородные связи давайте их нарисуем у нас здесь водородная связь и так между двумя молекулами 3 гексанол а могут существовать водородные связи я обозначу этот темно-синим цветом то есть теперь мы говорим о водородных связях нам известно что водородной связи обладают более сильным взаимодействием диполь-дипольного дородные связи это самые мощные межмолекулярные силы в этом случае у нас повышенные силы притяжения связывающие две молекулы 3 гексанол а поэтому им нужно еще больше энергии чтобы отделить молекулы друг от друга это отражается на более высокой точки кипения не так ли . кипения 3 гексанол а больше точки кипения 3 гекса но на и гексана и так если вы пытаетесь вычислить точку кипения вещества подумайте о межмолекулярных связь их между двумя молекулами это вам поможет выяснить какого и соединений . кипения выше