Межмолекулярные взаимодействия и свойства веществ».
Задания к разделу 3.1.
Проанализируйте влияние сил межмолекулярного взаимодействия на свойства веществ (решите задачу с указанным номером).
Задачи к разделу 3.1.
1. Чем отличается взаимодействие между атомами или молекулами за счет вандерваальсовых сил от химического взаимодействия?
2. За счет, каких связей может осуществиться взаимодействие между молекулами:
а) Н2 и О2; H2 и Н2О;
б) NF3 и BF3; HCl и HCl;
г) HF и HF N2и N2?
3. Определите, для какого из перечисленных веществ характерна наибольшая энергия ориентационного и дисперсионного взаимодействия:
| Свойство | He | Ar | CO | HCl | NH3 | H2O |
| Дипольный момент, μ, Д | 0,12 | 1,03 | 1,5 | 1,84 | ||
| поляризуемость,А0 | 0,20 | 1,63 | 1,99 | 2,63 | 2,21 | 1,48 |
4. Чем объяснить близость температур кипения азота (-195,8°С), кислорода (-1830, С) и фтора (-187,9° С)?
Почему намного отличается от них температура кипения хлора (-34°С)?
5.Можно ли образование водородных связей между молекулами рассматривать как результат ориентационного взаимодействия сильнополярных молекул?
6.Между молекулами, каких веществ могут образовываться водородные связи: HF, HI, H2O, H2Te, NH3, PH3, CH4, SiH4?
7.Объясните различие во вкладе отдельных видов межмолекулярного взаимодействия в общую энергию этого взаимодействия для приведенных веществ. Проанализируйте зависимость температуры кипения этих веществ от энергии их межмолекулярного взаимодействия
| Молекулы | Энергия межмолекулярного взаимодействия, ккал/моль | Т.кип.,К | |||
| Ориентации-онное | Индукции-онное | Дисперси-онное | общая | ||
| Аr | 2,03 | 2,03 | |||
| СО | 2,09 | 2,09 | |||
| HCl | 0,79 | 0,24 | 4,02 | 5,05 | |
| NH3 | 3,18 | 0,37 | 3,52 | 7,07 | |
| H2O | 8,69 | 0,46 | 2,15 | 11,30 |
8. Чем объяснить разную энергию водородных связей, образуемых молекулами различных веществ? Сравните:
Связь: F - H...F- О - Н...О- N - H...N- O - H...N-
Е, ккал/молъ: 6-8 3-7 3-5 4-7
9. Какие из перечисленных явлений можно объяснить формированием прочной водородной связи: 1) кальций взаимодействует с водородом с образованием гидрида кальция; 2) реакция хлора с водородом имеет цепной характер; 3)температура кипения Н2О выше, чем Н2S; 4) температура кипения C7H16 выше, чем C3H8? Дайте обоснованный ответ.
10.Объясните причину различия межъядерных расстояний водород-кислород в решетке льда (1 и 1,5А0) и в димере уксусной кислоты (1 и 2,76А).
11.Объясните закономерности в изменении температур плавления простых веществ: а) в ряду галогенов; б) в ряду простых веществ, образуемых элементами II периода?
12. Как и почему изменяются температуры плавления и кипения в ряду инертных газов? Какое вещество и почему имеет самую низкую температуру кипения и плавления?
13. Объясните, почему температура плавления Н2О значительно выше температуры плавления HF (-83°С), хотя дипольный момент молекулы Н2О (1,84 Д)меньше, чем молекулы HF (1,91 Д)
14. Проанализируйте влияние межмолекулярной водородной связи на температуру кипения:
а) гидридов р-элементов V группы ;
б) гидридов р-элементов VI группы;
в) гидридов р-элементов VII группы .
15. Почему происходит резкий скачок в температурах кипения при переходе от галогенида Ш группы к галогениду IV группы:
NaF; MgF2; AlF3; SiF4; PF5; SF6
Т.кип.,°С 1700 2260 1257 - 95 -85 -64
16. Чем вызвано увеличение Т кип. и теплоты испарения (ΔНиспар) с ростом порядкового номера элемента - благородного газа?
Не Ne Аг Кг Xe Rn
Т.кип.,К: 4,2 27 87 120 165 211
ΔНиспар,ккал/моль: 0,02 0,43 1,56 2,16 3,02 4,01
17. Температуры кипения указанных веществ возрастают монотонно. Объясните это явление.
а) ВF3 BCI3 ВВг3
Т. кип,К: 172 286 364
б) NF3 PF3 AsF3
Т.кип.,K: I44 178 336 .
18. Чем объяснить уменьшение Т.пл. в ряду: Sb – Te - I - Хе соответственно: 631; 450; 113; - 1110С?
Как изменяется характер химической связи в твердых веществах в этом ряду?
19. Объясните близость физических констант СО и N2и значительное отличие свойств Ne:
СО N2 Ne
ΔНиспар, ккал/моль: 1,44 1,34 0,43
Т.кип., К: 81,7 77,4 27
20. В каких веществах наблюдаются вандерваальсовы силы взаимодействия?
Какие межмолекулярные взаимодействия возникают в веществах:
Не CO2 SiO2 CH4 H2O Br2 NaCl
Т.пл., К: 3,3 - 2000 89 273 267 1073
Т.кип.,К: 4,2 194 2500 111 373 332 1690
21. Проанализируйте справочные значения температур кипения: СН4, СН3С1, СН2С12, СНС13, СС14
Сделайте выводы.
22.Какое вещество имеет более высокие температуры кипения и плавления:
а) HCOCH3; б) CH3COOH; в) С2Н2. Дайте объяснения.
23. У какого соединения С2Н5ОН или C2H5SH выше температура кипения? Почему? Подтвердите свои выводы справочными данными.
24. Объясните причину того, что Н2О2 кипит при значительно более высокой температуре (150° С) по сравнению с водой, хотя их температуры плавления близки (0 и -0,46°С)?
25. Проанализируйте справочные значения температур кипения для веществ: C3H8; CH3COCH3; C2H5COOH. Сделайте выводы.