Сравнение на точките на кипене: изпит по химия АР, въпроси с избираем отговор

Дадени са формулите на две вещества горе и данните в таблицата под тях. Дадена ни е формулата на нонан и формулата на 2,3,4-трифлуорпентан, който е наистина труден за произнасяне, затова ще го съкратя на ТФП. И са дадени данните в таблицата. Нонан и 2,3,4-трифлуорпентан имат почти еднакви моларни маси, съответно 128 и 126 грама на мол, обаче нонанът има значително по-висока точка на кипене. Нонанът има точка на кипене 151, а ТФП има 89 градуса Целзий. Кое от следните твърдения обяснява най-добре това наблюдение? Преди да разгледаме предложените отговори, нека да помислим какво означава по-висока или по-ниска точка на кипене. Точката на кипене ни казва колко енергия е необходима за разкъсване на връзките вътре в молекулите или между молекулите. По-висока точка на кипене означава, че има повече междумолекулни сили за преодоляване. Значи тук всъщност ни питат кой от тези отговори обяснява защо нонанът има по-здрави междумолекулни сили в сравнение с ТФП. Отговор А твърди, че връзката въглерод-флуор се разкъсва по-лесно от връзката въглерод-водород. Но ние знаем, че това е грешен отговор, защото това няма отношение към междумолекулните връзки. Когато нещо кипи, не се разкъсват никакви ковалентни връзки, така че това не обяснява нищо по отношение на точката на кипене. Отговор В твърди, че връзката въглерод-флуор е по-полярна от връзката въглерод-водород. Виждаме, че в ТФП има връзки въглерод-флуор, а ние знаем, че връзките въглерод-водород не са полярни изобщо, а флуорът е много електроотрицателен, така че това е вярно. Това твърдение е вярно. То е вярно, но дали обяснява различните точки на кипене? И отговорът е, че то всъщност не е обяснение. Ако връзката въглерод-флуор е по-полярна от връзките тук, тоест ако ТФП има по-полярни връзки, това означава, че ще има по-силни междумолекулни връзки, Което означа, че ще имаме по-висока точка на кипене. Това е обратното на данните, които са ни дадени тук. Въпреки че ТФП има по-полярни връзки C–F, то всъщност има по-ниска точка на кипене, значи това твърдение е вярно, но не обяснява това, което искаме да обясним. (смях) Отговор С казва, че въглеродните вериги са по-дълги в нонана, отколкото в 2,3,4-трифлуорпентана. Само като погледнем тези формули, виждаме, че това е вярно. В нонана имаме един, два, три четири, пет, шест, седем, осем, девет въглерода. Имаме девет въглерода срещу един, два, три, четири, пет въглерода. Как можем да свържем това с точката на кипене? Знаем, че макар моларната маса да е еднаква, дължините на веригите са всъщност свързани с дисперсионните сили. Когато дължината на веригата нараства, това означава, че дисперсионните сили, тоест междумолекулните сили, между тези миниатюрни моментни диполи, тези сили също нарастват. И казваме, добре, това има по-дълга верига. Следователно ще има по-големи дисперсионни сили, тъй като тези молекули могат да взаимодействат по-добре помежду си и с техните моментни диполи, и това означава, че тези сили са по-здрави, следователно точката на кипене се повишава, което се опитваме да обясним. Значи С е верен отговор, но нека да видим и D все пак, просто да се уверим, че не правим лош избор. Просто проверка. В D се казва, че въглеродните вериги са по-раздалечени в този образец от нонан, отколкото при 2,3,4-трифлуорпентана. Ние няма как да знаем дали това е вярно, или не, но да видим, ако това твърдение е вярно, дали ще окаже такова влияние на точката на кипене? Ако въглеродните вериги са по-раздалечени при нонана, това означава, че колкото са по-отдалечени, толкова по-слаби са междумолекулните сили. Това ще означава, че нонанът ще има по-слаби междумолекулни сили и това предполага по-ниска точка на кипене. Значи по-ниска точка на кипене. И отново, не се опитваме да обясним това. Ние знаем, че има по-висока точка на кипене, значи това не обяснява точките на кипене. Верният отговор е С.