בשער-קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער בפייסבוק - קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל
דף הבית   |   על בשער   |   פעילויות בשער   |   ספר אורחים   |   צור קשר      רשימת תפוצה
 
 
 > שלח שאלה למומחה
 
 
 
     כל התחומים
     
     
     
     
     
     אסטרופיזיקה
     הנדסת חשמל
     הנדסת מזון
     כימיה
     פרקינסון
     קרקע ומים
     ננוטכנולוגיה
     הנדסה
     מדעי המחשב
     כימיה
     ביולוגיה
     פיזיקה
     רפואה
     מתמטיקה
     מדעי הסביבה
     גיאוגרפיה
     מוט"ב
     הוראת המדעים
     אזרחות
     כלכלה
     היסטוריה
     משפטים
     פסיכולוגיה
     תנ"ך
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 > בשער האזרחות
 
 
 > הרצאות מומחים ברשת
 
 
 > רשימת תפוצה
 
 > חתום בספר האורחים
 
 > כניסה לשואלים רשומים
 
 
 > English
 
שאלה מספר 9590 - 1 השוואה בין חוזק כוחות בין מולקולריים: ון דר ואלס וקישרי מימן תאריך: 7/12/2017
תחומי דעת:  כימיה  , ביולוגיה  

שלום רב, ברצוני לדעת האם ההסבר שאני משתמש בכיתה הוא לגיטימי בהשוואה בין טמפ' רתיחה של שני חומרים או מסיסות של שני חומרים. בנוסף אשמח לדעת איך מסבירים זאת בדייקנות ברמה אקדמאית אם בכלל ניתן לתת לזה הסבר גורף. 1. אני משתמש בהערכה שקשרי מימן חזקים מאינטראקציות ון דר ואלס פי 10.(מבוסס עלערכים סיפרויתיים לדוגמה בספר כימיה כללית של אטקינס ול' ג'ונס) בנוסף אני אומר שאטומי מימן הקשורים לאטומי NOF הם אתרים אפשריים לקשרי מימן וגם זוגות האלקטרונים הלא קושרים שבאטומים מסוג NOF. בהנחה שכל האתרים הללו נגישים לקשרי מימן ושהיחס הוא פי 10 כנ"ל ניתן להעריך שכל אתר לקשר מימני שקול לכוח ון דר ואלס של ענן אלקטרונים בעל 10 אלקטרונים. אם נכפיל מספר האתרים לקשרי מימן ב10 נוכל להוסיף תוצאה זו לענן האלקטרונים של המולקולה ולהשוות עם הענן האלקטרונים של המולקולה השניה. מניסיוני זה עובד יפה מאד עבור השוואת נקודות רתיחה ומסיסות בממסים שונים חוץ ממקרים שבבירור לא כל האתרים הם נגישים כגון HF, NH3 ועוד מולקולותיחסית קטנות. 2. אם הסבר הנ"ל לא קביל - איך ניתן לעשות השואה מושכלת בין הכוחות?

בתודה ארנסטו זילברשטין

תשובה מאת: פרופ' נועם אגמון
   

שלום ארנסטו,

יפה שאתה חושב על הסברים כללים לתופעות בכימיה, דבר שהוא קשה כיוון שכימיה היא בעיה רב-גופית ואין פתרונות גורפים כלליים
א) הנה תשובה מפרופ' אורי רביב
 

מסיסות מוסברת ע"י השוואה בין חוזק האינטראקציה של המומס עם עצמו לעומת האינטראקציה של המומס עם הממס  (החלק האנתלפי) מול אנטרופית הערבוב. אופי האינטראקציה תלוי בסוג המולקולות (גודל, מטען וכדומה).

רתיחה קשורה בעיקר לאנרגיה הדרושה להרחקה של חומר למרחק מאד גדול (בעיקר קשורה לאינטראקציה של החומר עם עצמו) וטמפרטורת הרתיחה תעלה ככול שהאינראציה הזו (אנתלפית האידוי) גבוהה יותר.

לכן טמפרטורת רתיחה היא רק חלק ממה שצריך לדעת כדי לנבא מסיסות.

ב) לגבי מסיסות, לא הגדרת מסיסות של מי ובאיזה ממס. אני מצרף קטע ממצגת שלי (כימיה כללית) לגבי מסיסות של מלחים במים, שם נראה שאנרגית הסריג היא הדומיננטית (בשפה של אורי רביב, לעיל, האינטראקציות של המלח המומס עם עצמו תלוי חזק יותר בסוג המלח מאשר אנרגית ההידרטציה ואנטרופית הערבוב). תמצא שם ככלי אצבע למסיסות -- איך הם נובעים מהמודל שאתה מציע?

ג) לגבי המודל שאתה מציע, אנחנו לא מכירים אותו ולא נראה לי שהוא מתקיים באופן גורף. למשל מים במודל שלך שקולים ל-10 אלקטרונים של המים ועוד 40 תמורת 4 קשרי מימן אפשריים, מה ששם אותם בין קריפטון לקסנון. ברם כל הגזים האצילים הם גזיים בטמפ' החדר בעוד המים הם נוזליים. ד"א, בדקתי שטמפ' הרתיחה של הגזים האידיאליים איננה לינארית במספר האלקטרונים כפי שאולי משתמע מהמודל שלך.
כ"כ לא ברור לי מדוע באמוניה "בבירור לא כל האתרים הם נגישים"? לפי המודל שלך למים ואמוניה היתה צריכה להיות אותה טמפ' רתיחה (אותו מספר אלקטרונים ואותו מספר אתרים לקשרי מימן). ההסבר שלך מתעלם מאפקט חשוב, שהמים הרבה יותר פולריים מאמוניה (חמצן יותר אלקטרונגטיבי) ולכן הכוחות הבין מולקולריים חזקים יותר.

ד) הסבר איכותי למגמה של טמפ' הרתיחה תמצא למשל בויקיפדיה
https://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_point
בגרף הרביעי שם תראה שהיא תלויה במאסה המולקולרית ואכן, המאסה המולקולרית היא פונקציה מונוטונית עולה של מספר האלקטרונים הכללי במולקולה. ברם, התלות מתחלקת למשפחות שונות של חומרים (כל אחת יושבת על קו אחר), כאשר חומרים יוניים, ולאחריהם חומרים פולריים (למשל כהלים), מראים טמפ' רתיחה גבוהות יותר מאשר חומרים אפולריים בעלי אותה מאסה.
לטעמי, עדיף להתמקד בדיון מסוג זה במשפחות של מולקולות דומות מאשר בהסבר גורף.
למשל, בגזים האצילים שהזכרנו טמפ' הרתיחה עולה מונוטונית (אם כי לאו דוקא לינארית) עם מספר האלקטרונים.
רוב המולקולות הקטנות הן גזיות בטמפ' החדר למשל, הסדרה האיזואלקטרונית: מתאן (161
C-) , אמוניה (36C -), מימן פלואורי (20C) .  זה ניתן להסביר ע"י עליה בפולריות הקשר. המים (ששיכים לסדרה זו) הם אנומליים וטמפ' הרתיחה שלהם גבוהה יותר מהמצופה (קרי, יותר ממימן פלואורי) מה שמאפשר חיים ע"פ כדה"א.
מקווה שזה עוזר
בברכה -

פרופ' נועם אגמון

מתמטיקה ומדעי הטבע, המכון לכימיה

האוניברסיטה העברית

הוסף תגובה הדפס שאלה      שלח לחבר      שאלות מועדפות
שלח שאלה למומחה   |   שמור כדף הבית   |   הוסף למועדפים   |   תנאי שימוש באתר   |   Powered By Art-Up