有機物沸點

有機物的沸點高低變化是有規律可循的。液體沸點的高低決定於分子間引力的大小,分子間引力越大,使之沸騰就必須提供更多的能量,因此沸點就越高。分子間的引力稱范德華力,它包括取向力、誘導力和色散力。除此之外還有一種力叫氫鍵,它的存在也對有機物的沸點有重要影響。

結構相似看分子量

對結構相似的有機物,其沸點高低主要由其分子量的大小來決定。因為分子量越大,分子間的范德華力越大,沸點就越高。例如正烷烴系列:
名稱 分子式 狀態 沸點(℃)
甲烷 CH4 氣 —164
乙烷 C2H6 氣 —88.6
丙烷 C3H8 氣 —42.1
丁烷 C4H10 氣 —0.5
戊烷 C5H12 液 36.1
庚烷 C7H16 液 68.9
辛烷 C8H18 液 125.7
正烷烴是非極性分子,分子間主要存在色散力。正烷烴分子的分子量越大即含碳原子數越多,原子個數也就越多,色散力當然也就越大。因此,正烷烴的沸點隨著碳原子數的增多而升高。

同類同分異構體看支鏈

在有機物的同分異構體中,分子中所含的支鏈越多,其沸點越低。如戊烷的三種同分異構體的沸點如下:
名稱 正戊烷 異戊烷 新戊烷
結構 CH3CH2CH2CH2CH3
(CH3)2CHCH2CH3
(CH3)4C
沸點 36.1
27.9
9.5
(℃)
分子中支鏈的增多,使分子間相互靠近受到阻礙,分子間接近程度或者說分子間接觸面積減小。由於色散力只有近距離內方能有效地產生作用.因此隨著分子中支鏈的增多,分子之間距離增大,必然表現出有機物沸點的降低。

苯同系物看取代基位置

相同的取代物,鄰位>間位>對位
如:二甲苯有三種同分異構體:鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯。我們可以這樣理解,把這些分子看作一個球體,這三種分子的體積依次增大,分子間的距離也增大,因而分子間作用力減小,熔沸點就降低。因此它們的沸點依次降低。

分子量相同看分子極性

如果有機物分子是極性分子,由於極性分子具有偶極,而偶極是電性的。因此,極性分子之間除了具有色散力外,還具有偶極之間的靜電引力。這樣,極性分子之間的分子間力比非極性分子要大得多,所以使沸點升高。例如分子量相同的丁烷和丙酮:
分子量 結構 沸點(℃)
丙酮 58 CH3COCH3 56.2
丁烷 58 CH3CH2CH2CH3 —0.5
丙酮分子中含有羰基,由於碳氧電負性不同,碳原子上帶有部分正電荷,氧原子上帶有部分負電荷。當這樣的極性分子相互接近時,勢必產生較大的分子間力,從而表現出沸點值較大程度地升高。

不要忘記看氫鍵

如果有機物分子間能形成氫鍵,在液態時,分子間就能通過氫鍵結合形成較大的締合體。這樣的液體沸騰氣化時,不僅要破壞分子間的范德華力,而且還必須消耗較多的能量破壞分子間的氫鍵,因此,含有氫鍵的有機物較之分子量相近的其它有機物,應具有反常的高沸點。例如甲醇和乙烷:
分子量 結構 沸點(℃)
甲醇 32 CH3OH 64.9
乙烷 30 CH3—CH3 —88.6
醇的沸點反常高就是由於其分子間有較強的氫鍵而發生締合。
除了醇之外,酚、羧酸和胺等也含有氫鍵,其沸點也相應較高。

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