Oddziaływania międzycząsteczkowe - kartkówka (wers. mistrzowska)

Analiza oddziaływań międzycząsteczkowych

Rozważ związki chemiczne:

1. etanol (CH₃CH₂OH)

2. kwas octowy (CH₃COOH)

3. chlorek wodoru (HCl)

4. metan (CH₄)

Część A:

1. Uszereguj wymienione związki według rosnącej siły oddziaływań międzycząsteczkowych, uwzględniając rodzaje występujących sił (wiązania wodorowe, siły van der Waalsa, oddziaływania dipol-dipol).

2. Uzasadnij swoje uporządkowanie, opisując szczegółowo strukturę i rodzaje oddziaływań międzycząsteczkowych występujących w każdym związku.

Część B:
Rozważ sytuację, w której etanol, kwas octowy i metan znajdują się w jednej probówce, a temperatura jest stopniowo obniżana. Odpowiedz na pytania:

1. Który związek skropli się jako pierwszy i dlaczego?

2. Oblicz stosunek energii potrzebnej do rozerwania wiązań wodorowych w czystym etanolu w porównaniu do energii potrzebnej do zerwania oddziaływań w czystym metanie. Przyjmij, że energia wiązania wodorowego wynosi 20 kJ/mol, a energia sił dyspersyjnych w metanie 1 kJ/mol na jedną parę cząsteczek.

Część C:
Na podstawie oddziaływań międzycząsteczkowych w HCl:

1. Opisz, dlaczego wrzenie HCl zachodzi w niższej temperaturze niż woda, mimo że masa cząsteczkowa HCl jest większa.

2. Oblicz, jakie minimum energii (w kJ/mol) trzeba dostarczyć, aby rozerwać wszystkie wiązania międzycząsteczkowe w 5 molach HCl, zakładając, że energia oddziaływań dipol-dipol wynosi 3 kJ/mol.

Część D (eksperymentalna):
Zaprojektuj doświadczenie pozwalające porównać siłę oddziaływań międzycząsteczkowych w etanolu i kwasie octowym za pomocą pomiaru temperatury wrzenia oraz przewodnictwa elektrycznego. Uwzględnij potencjalne trudności i sposoby ich przezwyciężenia.