Номер 450, страница 68 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

450. Как зависит сила межмолекулярного взаимодействия от массы молекул? Приведите примеры веществ, подтверждающих это.

Сила межмолекулярного взаимодействия, как правило, увеличивается с ростом массы молекул. Эта зависимость особенно хорошо прослеживается для веществ, состоящих из неполярных или малополярных молекул, где основную роль играют дисперсионные силы (силы Лондона).

Дисперсионные силы имеют электростатическую природу и возникают из-за мгновенных флуктуаций электронной плотности в атомах и молекулах, что приводит к образованию кратковременных (мгновенных) диполей. Эти мгновенные диполи индуцируют диполи в соседних молекулах, вызывая взаимное притяжение. Чем больше в молекуле электронов (что напрямую связано с её размером и массой), тем легче её электронное облако деформируется (поляризуется). Большая поляризуемость ведет к возникновению более сильных мгновенных диполей и, как следствие, к более мощному межмолекулярному притяжению.

Поскольку для разделения более сильно связанных молекул требуется больше энергии, вещества с большей молекулярной массой (и, следовательно, более сильными межмолекулярными силами) имеют более высокие температуры плавления и кипения.

Эту зависимость можно подтвердить на следующих примерах:

1.Галогены. В ряду $F_2 \rightarrow Cl_2 \rightarrow Br_2 \rightarrow I_2$ молярная масса и число электронов в молекулах растут. Это приводит к усилению межмолекулярного взаимодействия, что отражается на их агрегатном состоянии при нормальных условиях и температурах кипения:

• Фтор ($F_2$), молярная масса $\approx 38$ г/моль, — газ, температура кипения $T_{кип} = -188^\circ C$.

• Хлор ($Cl_2$), молярная масса $\approx 71$ г/моль, — газ, $T_{кип} = -34^\circ C$.

• Бром ($Br_2$), молярная масса $\approx 160$ г/моль, — жидкость, $T_{кип} = 59^\circ C$.

• Йод ($I_2$), молярная масса $\approx 254$ г/моль, — твердое вещество, $T_{кип} = 184^\circ C$.

2.Алканы (гомологический ряд). В ряду насыщенных углеводородов с общей формулой $C_n H_{2n+2}$ с увеличением числа атомов углерода растет молярная масса и, соответственно, сила межмолекулярного притяжения, что приводит к росту температур кипения:

• Метан ($CH_4$), молярная масса $\approx 16$ г/моль, $T_{кип} = -162^\circ C$.

• Этан ($C_2H_6$), молярная масса $\approx 30$ г/моль, $T_{кип} = -89^\circ C$.

• Пропан ($C_3H_8$), молярная масса $\approx 44$ г/моль, $T_{кип} = -42^\circ C$.

• Пентан ($C_5H_{12}$), молярная масса $\approx 72$ г/моль, $T_{кип} = 36^\circ C$ (уже жидкость при комнатной температуре).

Ответ: Сила межмолекулярного взаимодействия, как правило, возрастает с увеличением массы молекул. Это связано с тем, что у более массивных молекул больше электронов, что приводит к увеличению их поляризуемости и усилению дисперсионных сил притяжения. Примерами, подтверждающими это, являются ряды галогенов ($F_2, Cl_2, Br_2, I_2$) и алканов ($CH_4, C_2H_6, C_3H_8,...$), в которых температуры кипения и плавления закономерно увеличиваются с ростом молярной массы.