Pokud je bod varu amoniaku -33 ° C, proč je to kapalina při pokojové teplotě?


Nejlepší odpověď

Čpavek 0,880 uložený v lahvičkách s reagenciemi ve vašem Laboratoř na střední škole a amoniak nejsou totéž. 0,880 amoniak je voda s trochou rozpuštěného amoniaku, tj. Vodného roztoku hydroxidu amonného, ​​NH4OH nebo NH3 • H2O.

Amoniak, NH3, plyn při pokojové teplotě, je extrémně rozpustný ve vodě. 1 objem vody rozpouští asi 1200 objemů plynu při STP a asi 700 objemů při 20 ° C. Nasycený roztok při teplotě místnosti obsahuje asi 35\% amoniaku hmotnost; jeho hustota je 0,880 g cm-3. Odtud název „880 amoniak“. Amoniak je z varu zcela vyloučen.

Kapalný amoniak, NH3, je nevodné rozpouštědlo pro alkalické kovy. Např. Pokud se do Dewarovy baňky obsahující zkapalněný amoniak nakape malý kousek sodíku, amoniak se okamžitě změní na tmavě modrý roztok. Když se přidá více sodíku, tmavě modrý roztok změní na bronzovou. Ale tohle není ten druh experimentu, který dostaneš šanci provést na střední škole. Je to příliš nebezpečné a nepotřebujete to vědět na školních zkouškách z chemie, abyste se dostali na univerzitu.

Pokud vložíte malý kousek sodíku do roztoku amoniaku, dostanete obvyklý sodík + reakce na vodu, kterou předvedl váš učitel chemie, když vám bylo 14.

Tlakový ocelový válec obsahující bezvodý kapalný amoniak, NH3. Bod varu při atmosférickém tlaku minus 33 ° C. Bezvodý kapalný amoniak je kapalina při pokojové teplotě, pokud je udržována na 10 atmosfér nebo 7600 mm Hg:

Čpavkový vodní roztok, NH4OH / NH3 • H20:

Odpověď

Zde existují dva faktory: elektronegativita a osamocené páry elektronů. Ty vedou k rozdílům ve tvorbě vodíkových vazeb. Vodíkové vazby jsou slabé mezi jádry H (protony) a elektronovými mraky na jiných jádrech.

Jsou způsobeny tím, že vysoce elektronegativní jádro narušuje vazebný elektronový mrak směrem k sobě a zanechává vodík mírně pozitivní.

HF, NH3 a H2O tvoří vodíkové vazby a mají tedy vyšší teploty varu, než by tomu bylo jinak, např. s CH4.

Body varu při 1 atmosféře:

CH4 = -164 ° C, NH3 = -33 ° C, HF = 19,5 ° C, H2O = 100 ° C

Nyní je F více elektronegativní než N, takže HF má vyšší teplotu varu než NH3.

Ale F je více elektronegativní než O, takže vodíková vazba je silnější. Voda má však O se dvěma osamělými páry, takže může vytvářet dvě vodíkové vazby, takže H2O má ještě vyšší teplotu varu. (To také odpovídá za jeho vysokou entalpii odpařování.)

Vodíkové vazby se vyskytují také v pevné fázi a díky těmto dvěma vazbám může voda tvořit trojrozměrnou strukturu.

Můžeme také porovnat methanol CH3OH (bod varu 65 ° C) s methylaminem CH3 NH2 (bod varu -6 ° C) a etanem CH3CH3 (bod varu – 88 ° C).

(dva vodíky vazby; jedna vodíková vazba; žádné vodíkové vazby)

Vážný pohled na vodíkové vazby ve vodě: viz https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0706/0706.1355.pdf

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *