Melyik reláció helyes forráspont szempontjából? Miért? A. CH4 < CF4 B. H2O < H2S C. HI > HF D. CH3Cl > CH4Cl

A. CH4 forráspontja kisebb a CF4 forráspontjánál.

Általánosságban elmondható, hogy egy anyag forráspont vizsgálata során először mindig a kristályosodás során létrejövő rácsnak a típusát /ionrács, molekularács, fémrács, atomrács/ vizsgáljuk. Ez azzal magyarázható, hogy szilárd halmazállapotban, a rácsban más-más kötőerők alakulnak ki, melyek különböző energiával szakíthatóak fel. Lásd példaként: egy ionrácsos anyag forráspontja jóval magasabb általában, mint egy molekularácsos anyagé, mivel az ionrács esetében elsőrendű kötés tartja össze a rácsot, nevezetesen ionoskötés, molekularács esetében pedig csak gyenge másodrendű kötőerőkről (diszperziós, dipól-dipól, hidrogén) beszélhetünk, mitöbb ezek között a másodrendű kötések között is egy felszakításhoz szükséges energia szerinti sorrend alakul ki az erősségük alapján. Térjünk rá a feladatra! A metán és a szén-tetrafluorid is molekula, azaz molekularácsban kristályosodik (ez a megállapítás nem segít sokat, mivel lehetetlenség csak úgy megállapítani két azonos rácsú anyag forráspont értékeit), ezért a rácsban kialakuló kötőerőket kell vizsgálni, mely alapján netán fel tudunk állítani egy sorrendet. A két molekula szabályos tetraéder szerkezetű, vagyis az elektronok eloszlása tökéletes, a molekula apoláris, a kölcsönhatás, amiről beszélhetünk, diszperziós lesz. Sajnos ez sem segített sokat, mivel akkor tudnánk a forráspont értékekre asszociálni, ha tegyük fel, az egyik rácsban dipól-dipól esetleg hidrogénhíd alakulna ki, hisz előbb említettem, hogy ezek felszakításához szükséges energia más és más. Végül csak egy dologra hagyatkozhatunk a molekularács esetében: molekulák tömegének meghatározására. Általános szabály, hogy nagyobb tömeg esetében, azonos másodrendű kötések kialakulásakor, erősebb kölcsönhatás alakul ki a rácsban, nehezebb lesz felbontani, ezért magasabb lesz a forráspont. a periódusos rendszer alapján megállapíthatjuk a CF4 moláris tömege többszöröse a CH4-nek, ezért a CF4 forráspontja magasabb. A reláció helyes.

B. A H2O forráspontja kisebb a H2S forráspontjánál.

Első lépés ismét a rács megállapítása. Mindkettő molekularácsban kristályosodik, vagyis meg kell állapítanunk a másodrendű kötőerőket, hátha segít nekünk valamit. A kén-diszulfid, vagy egyszerűen kén-hidrogén esetében egy V-alakú molekuláról beszélhetünk, az elektron eloszlás nem szabályos, a poláris vektorok nem oltják ki egymást, a molekula dipólus. A kölcsönhatás, ami kialakulhat dipól-dipól. A dihidrogén-oxid, közönséges nevén a víz, szintén V-alakú molekula, az elektron eloszlás nem szabályos, a molekula dipólus. Igenám! Csakhogy! Egy kis kemény általános kémiai tudás szükséges ennek realizáláshoz: a vízben található oxigén atom elektronegativítása elég nagy, olyannyira, hogy a hidrogénnel kialakított kovalens kötés kötő elektronjait képes magához szívni, ezzel felhalmozva az elektronokat maga körül, megfosztva ezzel a hidrogéneket. ezen tulajdonsága végett, a víz kristályrácsában a legerősebb másodrendű kötés, a hidrogénhíd alakulhat ki, melynek feltétele: nem kötő elektronpár, elektronhiányos hidrogén, nagy elektronegativítású atom. Ennek a feltételnek egyébként pontosan három atom felel meg: N, F és O. Vagyis a víz esetében hidrogénhíd alakul ki, de ne feledkezzünk meg a dipól-dipól kötésről sem, hisz a víz molekula dipólus. Ezért olyan stabil rácsa alakul ki a víznek, melynek felbontásához magas hőmérséklet szükségeltetik. Magasabb, mint a kén-hidrogén esetében. A reláció helytelen.

C. A HI forráspontja nagyobb, mint a HF forráspontja.

Gyakorlatilag ugyanaz mint előbb. Mindkettő molekularács. A HI poláris, ezért dipól-dipól kötés alakul ki. A HF-ben azonban kialakulhat hidrogén kötés, molekula asszociátumok jöhetnek létre. Jóval magasabb a forráspontja. A reláció helytelen.

D. A CH3Cl forráspontja nagyobb, mint a CH4Cl forráspontja.

Az (A) esetben megfigyelt szisztéma alakul ki. A tömegek kerülnek vizsgálásra, mely rápillantásra is látszik, hogy a CH4Cl több atomot tartalmaz, ezért annak nagyobb a forráspont értéke. A reláció helytelen.

Köszönöm az órát!