Междумолекулни сили и парно налягане

Дадени са ни четири различни съединения. Искам да помислиш – ако имаме чиста проба от всяко от тези вещества, коя от тези чисти проби би имала най-висока точка на кипене, втора най-висока, трета най-висока и четвърта най-висока. Спри видеото и опитай да отговориш на този въпрос. За да отговорим на този въпрос, трябва да определим при кое от тях има най-големи междумолекулни сили, когато е в течно състояние, защото при големи междумолекулни сили ще е нужна много енергия, или по-висока точка на кипене, за да се преодолеят тези междумолекулни сили и да се премине в газообразно състояние. Нека помислим за междумолекулните сили, които сме учили. Ще започна с водородните връзки. Водородни връзки. Можеш да ги разглеждаш като... Всъщност те са най-силни от дипол-диполните взаимодействия и също така са по-силни от дисперсионните сили (на Лондон). Можем да видим, че диетиловият етер няма да образува водородни връзки. Не виждаме връзки между водород и кислород, азот или флуор. В етанола има една връзка кислород-водород. В метанола също има една връзка кислород-водород. В молекулата на водата има две връзки кислород-водород. Ако трябва да степенувам приноса на водородните връзки към междумолекулните сили, щях да поставя водата на първо място, понеже тя може да образува най-много водородни връзки. Ще поставя метанола и етанола като равни на второ място. И ще поставя диетиловия етер последен, понеже не може да образува водородни връзки. Въз основа само на този критерий виждаме, че водата ще има най-висока точка на кипене. Диетиловият етер ще има най-ниска точка на кипене. А каква е разликата между метанола и етанола? Можем да разгледаме други видове диполни сили, но е трудно да се прецени от пръв поглед. Техните молекули може да имат подобни диполни моменти. Можем да помислим за дисперсионните сили. Ще напиша това с различен цвят. Дисперсиони сили (на Лондон). И ако просто опитаме – всъщност ще ги степенувам всичките. Дисперсионните сили са пропорционални на това колко лесно се поляризира една молекула, което е пропорционално на големината на електронния облак, което е пропорционално на моларната маса. Очевидно е, че диетиловият етер има най-висока моларна маса, следван от етанола, следван от метанола, следван от водата. Откъде знаем това? Буквално можеш да махнеш няколко атома от диетиловия етер, и ще получиш етанол. Буквално можеш да махнеш атоми от етанола, за да получиш метанол. И буквално можеш да махнеш атоми от метанола, за да получиш вода. Следователно това е подреждането по моларна маса. Дисперсионните сили няма да променят подреждането на водата спрямо диетиловия етер, понеже те са по-слаби от водородните връзки. Но те могат да ни бъдат полезни, за да сравним етанола и метанола. И крайното подреждане съобразно стойностите на точките на кипене е: най-високата точка на кипене е на водата, следвана от – тъй като етанолът спечели – следвана от етанола, следван от метанола, а после следван от – най-ниската точка на кипене ще е на диетиловия етер. И ако разгледаме реалните данни, те съответстват на това, което определихме. Можем да видим много ясно, че водата има най-висока точка на кипене, етанолът е втори, метанолът е трети, а диетиловият етер е четвърти, точно както преценихме ние. Другото интересно нещо тук е – може би ти направи впечатление – това е така нареченото парно налягане. Може би също така забеляза, че за парното налягане тенденцията е противоположна на тази при точките на кипене. Веществата, които имат висока точка на кипене имат ниско парно налягане, а нещата, които имат ниска точка на кипене, имат високо парно налягане. Защо разглеждаме парното налягане и от какво зависи тази закономерност? Няма да се задълбочавам в темата за парното налягане. Ще има други видеа за това в Кан Академия. Но само за да получиш представа – представи си един затворен съд. И поставям едно от тези вещества, проба от едно от тези съединения в течно състояние. Само ще начертая молекулите – очевидно не е нарисувано в мащаб, тези малки кръгчета са молекулите. Температурата е важна, затова да кажем, че това е при 20 градуса по Целзий. Може би ти прави впечатление, че при 20 градуса по Целзий парното налягане е по-ниско от точката на кипене на всички тези вещества. Молекулите ще са предимно в течна фаза, но знаем, че не всички тези молекули се движат с една и съща кинетична енергия. Температурата можеш да разглеждаш като мярка за средната кинетична енергия на молекулите, но всички те се сблъскват една с друга в различни позиции, с различни големини на скоростта и, следователно, различни кинетични енергии. Отвреме-навреме ще има молекула, която ще се намира на точното място и с точната кинетична енергия, за да "избяга" и да навлезе в парите, в газообразно състояние. И това ще продължава да се случва. Но молекулите, които са в газовата фаза, отвреме-навреме се сблъскват едни с други и се сблъскват със стените на съда. И отвреме-навреме може да доближат повърхността с точната кинетична енергия на точното място, така че да бъдат уловени отново от междумолекулните сили и да преминат в течната фаза. И можеш да си представиш, че това ще продължава да се случва, молекулите ще преминават от течността в парата. Но когато количеството на тази пара стане достатъчно голямо, или можеш да кажеш, че парното налягане стане достатъчно високо – спомни си – налягането просто е резултат от подскачането на молекулите в парата, тогава ще бъде достигнато някакво равновесие. И можеш да си представиш, че веществата, които имат по-ниска точка на кипене, при които има по-ниски междумолекулни сили, при тях ще се образува повече пара, така че ще има по-високо парно налягане преди да се достигне до равновесие. От друга страна, веществата, при които действат високи междумолекулни сили, при тях по-малък брой молекули ще се откъснат от течната фаза и ще има по-ниско парно налягане, когато стигнем до равновесие. И можеш да видиш това много ясно тук. Ще приключим тук. Упражнихме се малко с всичко, което сме учили дотук, и научихме малко за парното налягане и как то е свързано с междумолекулните сили и точката на кипене.