Номер 457, страница 69 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

457. Укажите в каждой паре вещество, температура кипения которого выше, ответ поясните:

а) $CH_4$ или $SiH_4$;

б) $NH_3$ или $PH_3$.

а) Температура кипения вещества определяется силой межмолекулярных взаимодействий. Молекулы метана ($CH_4$) и силана ($SiH_4$) имеют симметричное тетраэдрическое строение, поэтому они являются неполярными. Для неполярных молекул единственным типом межмолекулярных сил являются дисперсионные силы (силы Лондона). Сила этих взаимодействий возрастает с увеличением числа электронов в молекуле и, как следствие, с увеличением ее молярной массы. Сравним молярные массы веществ: молярная масса метана $M(CH_4) \approx 16$ г/моль, а молярная масса силана $M(SiH_4) \approx 32$ г/моль. Поскольку молярная масса силана больше, дисперсионные силы между его молекулами сильнее, чем между молекулами метана. Это означает, что для кипения силана требуется больше энергии, и его температура кипения выше.

Ответ: температура кипения выше у силана ($SiH_4$).

б) В этой паре ключевую роль в определении температуры кипения играет наличие водородных связей. В молекуле аммиака ($NH_3$) атомы водорода связаны с очень электроотрицательным атомом азота. Это приводит к сильной поляризации связи $N-H$ и позволяет молекулам аммиака образовывать между собой прочные водородные связи — особый и самый сильный вид диполь-дипольного взаимодействия. В молекуле фосфина ($PH_3$) электроотрицательности фосфора и водорода почти одинаковы, поэтому связь $P-H$ практически неполярна, и водородные связи между молекулами $PH_3$ не образуются. Межмолекулярное взаимодействие в жидком фосфине осуществляется в основном за счет более слабых дисперсионных сил. Несмотря на то что молярная масса фосфина ($M(PH_3) \approx 34$ г/моль) больше молярной массы аммиака ($M(NH_3) \approx 17$ г/моль), энергия, необходимая для разрыва прочных водородных связей в аммиаке, значительно превышает энергию, нужную для преодоления дисперсионных сил в фосфине. Поэтому температура кипения аммиака значительно выше.

Ответ: температура кипения выше у аммиака ($NH_3$).