Esercizio sulla forza dei legami nelle molecole

Myttex Forum ha chiuso definitivamente. Non è più possibile inviare messaggi, ma il contenuto è ancora consultabile in questo archivio.

sguonza

2018-06-08 09:35

Salve a tutti, vi pongo un mio dubbio su questo esercizio:

Disporre in ordine crescente di volatilità i seguenti composti: PH3      CH4     H2O      He    Cl2

In base al mio ragionamento l'ordine dovrebbe essere He,Cl2,CH4,PH3,H2O; perché l'elio è da solo e non ha energie di legame, il Cl2 è un legame omeopolare molto piccolo, CH4 ha legami idrogeno ed è apolare, PH3 è polare con legami idrogeno e H2O ha la maggiore polarità. 

Non vorrei commettere errori quindi vi chiedo conferma o spiegazioni in caso di errori, grazie.

LuiCap

2018-06-08 10:30

Innanzitutto una questione di logica: "ordine crescente di volatilità" significa "dal meno volatile al più volatile", quindi dalla sostanza [alcune sono delle molecole (CH4, PH3, H2O, Cl2), altre sono degli atomi (He)] avente legami intermolecolari più intensi alla sostanza avente legami intermolecolari meno intensi.

Ti consiglio inoltre di riguardare la definizione di "legame a idrogeno" e la teoria VSEPR.

Devi prima stabilire quali forze intermolecolare tengono unite le diverse molecole e l'unico atomo, poi identificare la loro geometria.

L'ordine di volatilità crescente è:

H2O < Cl2 < PH3 < CH4 < He

Le ragioni che hai scritto sono sbagliate o, quantomeno, male espresse.

sguonza

2018-06-08 14:21

Ok sicuramente mi sono espresso male nel dare le risposte, ho disegnato le molecole, individuato geometria, ibridizzazione e polarità di ognuna e ho considerato che la forza dei vari legami e la polarità di questi fosse determinante per ordinare i composti in ordine di volatilità. Mi sfugge il perché il Cl2 abbia dei legami intermolecolari così intensi tali da essere solo dietro l'H2O. Come elettronegatività il Cl è nettamente superiore a C e P e costituisce un legame covalente nel Cl2, ma non è omeopolare e quindi meno "forte" di uno polare?

LuiCap

2018-06-08 15:00

La volatilità esprime la tendenza di una sostanza a passare dallo stato liquido allo stato aeriforme.

La volatilità è tanto più elevata quanto minore è l'intensità che tengono unite le particelle della sostanza allo stato liquido.

A pressione atmosferica normale, la volatilità può essere espressa in funzione della temperatura di ebollizione: tanto più elevata è la TEB, quanto minore è la volatilità.

L'intensità dei legami intermolecolari (o legami chimici secondari) è determinata ovviamente da quella dei legami intramolecolari (o legami chimici principali)

H2O: MM = 18 g/mol; molecola polare; i legami intermolecolari sono dei legami a idrogeno; TEB = 100°C

Cl2: MM = 71 g/mol; molecola apolare; i legami intermolecolari sono le interazioni dipolo istantaneo-dipolo indotto, ma qui gioca un ruolo importante la sua MM; TEB = -34°C

PH3: MM = 34 g/mol; molecola polare; i legami intermolecolari sono le forze dipolo-dipolo; TEB = -88°C

CH4: MM = 16 g/mol; molecola apolare nel suo complesso, nonostante che i quattro legami C-H siano leggermente polarizzati; i legami intermolecolari sono le forze di Van der Waals; TEB = -162°C

He: MM = 4 g/mol; è un atomo molto leggero, perciò gli elettroni di valenza sono vicinissimi al nucleo quindi fortemente attratti, quindi l'intensità delle interazioni dipolo istantaneo-dipolo indotto sono molto ridotte; TEB = -269°C.

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: sguonza

sguonza

2018-06-08 15:41

Grazie mille, non avevo effettivamente considerato la massa molare di gran lunga superiore del Cl2.

cioxx

2022-07-06 15:02

LuiCap ha scritto:

La volatilità esprime la tendenza di una sostanza a passare dallo stato liquido allo stato aeriforme.

La volatilità è tanto più elevata quanto minore è l'intensità che tengono unite le particelle della sostanza allo stato liquido.

A pressione atmosferica normale, la volatilità può essere espressa in funzione della temperatura di ebollizione: tanto più elevata è la TEB, quanto minore è la volatilità.

L'intensità dei legami intermolecolari (o legami chimici secondari) è determinata ovviamente da quella dei legami intramolecolari (o legami chimici principali)

H2O: MM = 18 g/mol; molecola polare; i legami intermolecolari sono dei legami a idrogeno; TEB = 100°C

Cl2: MM = 71 g/mol; molecola apolare; i legami intermolecolari sono le interazioni dipolo istantaneo-dipolo indotto, ma qui gioca un ruolo importante la sua MM; TEB = -34°C

PH3: MM = 34 g/mol; molecola polare; i legami intermolecolari sono le forze dipolo-dipolo; TEB = -88°C

CH4: MM = 16 g/mol; molecola apolare nel suo complesso, nonostante che i quattro legami C-H siano leggermente polarizzati; i legami intermolecolari sono le forze di Van der Waals; TEB = -162°C

He: MM = 4 g/mol; è un atomo molto leggero, perciò gli elettroni di valenza sono vicinissimi al nucleo quindi fortemente attratti, quindi l'intensità delle interazioni dipolo istantaneo-dipolo indotto sono molto ridotte; TEB = -269°C.

Per quale motivo l'acqua è la molecola meno volatile se la sua TEB è maggiore di quella di Cl2, PH3 e CH4??

LuiCap

2022-07-06 15:27

I termini che identificano il passaggio di stato fisico di una sostanza da liquido a vapore sono due: l’evaporazione e l’ebollizione.

L’evaporazione è un passaggio di stato da liquido ad aeriforme che avviene solo sullo strato superficiale del liquido in cui le particelle del liquido, essendo meno legate rispetto a quelle interne dai legami intermolecolari che caratterizzano quella sostanza, sono più “libere” (ovvero possiedono sufficiente energia cinetica) di staccarsi da quelle sottostanti e abbandonare il liquido sotto forma di particelle aeriformi.

Ogni sostanza, anche solida, possiede una caratteristica chimico-fisica denominata tensione o pressione di vapore, P°, che dipende solo dalla struttura della sostanza e dalla temperatura.

La tensione di vapore è definita come la pressione esercitata sulle pareti di un recipiente chiuso dal vapore di quella sostanza in equilibrio dinamico con il proprio liquido.

Se la temperatura aumenta, aumenta anche la tensione di vapore.

La tensione di vapore esprime la tendenza, detta volatilità, della sostanza a passare dallo stato fisico di liquido al quello di vapore: ad una data temperatura, maggiore è la tensione di vapore, maggiore sarà la volatilità di quella sostanza.

Per questa ragione l’evaporazione avviene a qualsiasi temperatura.

Quando invece riscaldiamo un liquido in un recipiente aperto la sua temperatura aumenta così come la sua tensione di vapore ed il fenomeno dell’evaporazione diventa sempre più consistente.

Quando la tensione di vapore eguaglia la pressione atmosferica che grava sul liquido il fenomeno dell’evaporazione avviene in tutta la massa del liquido (si formano bolle di vapore in tutta la massa) e prende il nome di ebollizione.

La temperatura alla quale la tensione di vapore eguaglia la pressione atmosferica è chiamata temperatura di ebollizione e rappresenta perciò la temperatura alla quale in tutta la massa del liquido si formano bolle di vapore; nel sistema è dunque contemporaneamente presente la sostanza allo stato liquido e allo stato di vapore.

La temperatura di ebollizione resta costante fino a che è presente del liquido all’interno del recipiente.

Risulta evidente che, se varia la pressione atmosferica, varia anche la temperatura di ebollizione: se la pressione atmosferica aumenta, aumenta anche la temperatura di ebollizione.

Anche la temperatura di ebollizione, così come la tensione di vapore, esprime la tendenza di una sostanza a passare dallo stato fisico di liquido al quello di vapore: ad una data pressione atmosferica, maggiore è la temperatura di ebollizione, minore sarà la volatilità di quella sostanza.

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: cioxx

cioxx

2022-07-07 08:28

Non riesco ancora a capire, soprattutto considerando l'ultima frase che hai scritto.

Le mie considerazioni sono state che H2O è una molecola polare e la forza del legame covalente in una molecola polare è più forte rispetto a quello di una molecola apolare (infatti la Teb di una molecola polare è maggiore rispetto a Teb di una molecola apolare) come PH3 o Cl2, quindi, dal momento che le forze di legame sono più forti, la Teb sarà maggiore e la volatilità invece diminuirà.

Inoltre so che il legame a idrogeno è il più forte tra le forze intermolecolari, in particolare di quelle dipolo-dipolo.

Per questi motivi avevo messo H2O come la sostanza meno volatile dopo solo He.

Cl2<PH3<CH4<H2O<He

LuiCap

2022-07-07 15:15

Come fa l'elio ad essere meno volatile dell'acqua??? È un gas a temperatura ambiente e bolle a -269°C.

Stiamo dicendo le stesse cose, ma non ci capiamo.

Maggiore è la temperatura di ebollizione, minore sarà la volatilità di quella sostanza.

L'ordine di volatilità decrescente è:

He (più volatile), TEB = -269°C

CH4, TEB = -162°C

PH3, TEB = -88°C

Cl2, TEB = -34°C

H2O (meno volatile), TEB = 100°C

Le prime quattro sostanza hanno una temperatura di ebollizione minore di 0°C, infatti sono tutte gassose a temperatura ambiente.

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: cioxx