11.4
Warum zeigen Moleküle mit zunehmender Molmasse einen steigenden Trend bei den Siedepunkten? Der Unterschied ist auf ihre intermolekularen Kräfte zurückzuführen.
Alle Substanzen haben Dispersionskräfte – die schwächste intermolekulare Kraft. Die Stärke der Dispersionskräfte hängt davon ab, wie leicht die Atome polarisiert werden können.
Atome mit höheren Massen haben mehr Elektronen und größere Elektronenwolken, wobei sich die Elektronen freier verteilen, was zu erhöhten Dispersionskräften führt. Je stärker die Kräfte, desto mehr Energie wird benötigt, um die Wechselwirkungen zwischen benachbarten Atomen zu brechen, was zu höheren Siedepunkten führt.
Dies erklärt auch, warum eine Erhöhung der Molmasse in der Alkanreihe zu einer entsprechenden Erhöhung der Siedepunkte und Schmelzpunkte führt.
Die Molmasse allein bestimmt jedoch nicht die Stärke der Dispersionskräfte.
Trotz gleicher Massen haben n-Pentan und Neopentan aufgrund ihrer unterschiedlichen Formen unterschiedliche Siedepunkte.
Das gerade n-Pentan bietet eine größere Oberfläche für die Wechselwirkung mit den benachbarten Molekülen, während das kugelförmige Neopentan eine kleinere Oberfläche und folglich reduzierte Dispersionskräfte aufweist. Dies führt zu einem niedrigeren Siedepunkt.
Auch beim Mischen von Flüssigkeiten spielen intermolekulare Kräfte eine entscheidende Rolle. Flüssigkeiten ähnlicher Art und Größe intermolekularer Kräfte sind in allen Anteilen vollständig löslich oder mischbar.
Betrachten Sie Ethanol und Wasser, die beide Wasserstoffbrückenbindungswechselwirkungen aufweisen. Beim Mischen können Ethanolmoleküle Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen bilden, und die beiden Flüssigkeiten sind vollständig mischbar.
Im Gegensatz dazu sind Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Arten und Größen intermolekularer Kräfte unlöslich oder nicht mischbar. Betrachten Sie die polaren Wassermoleküle mit Dispersions- und Wasserstoffbrückenbindungskräften und die unpolaren Hexanmoleküle mit nur Dispersionskräften.
Beim Mischen bildet Hexan die obere Schicht und Wasser die untere Schicht. Die schwächeren Dispersionskräfte in Hexan können nicht mit den stärkeren Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser konkurrieren. Daher sind Hexan und Wasser nicht mischbar
Intermolekulare Kräfte sind Anziehungskräfte, die zwischen Molekülen wirken. Sie bestimmen mehrere Masseneigenschaften, wie z. B. Schmelzpunkte, Siede…
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