IV HEIKOT SIDOKSET 14. Molekyylien väliset sidokset Heikkojen sidosten ominaisuudet Veden erityisominaisuudet 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

15 Heikkojen sidosten ominaisuudet Keskustelun pohjaksi Mitä on sulaminen? Mitä on kiehuminen? Miten aineen rakenne vaikuttaa sen sulamis- ja kiehumispisteisiin? Mitä tarkoittaa: ”samanlainen liuottaa samanlaista”? 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Sidokset muuttuvat olomuotojen muuttuessa Jos kiinteän aineen annetaan lämmetä riittävästi, se alkaa sulaa. Jos lämmittämistä jatketaan edelleen, saman aineen neste alkaa kiehua. 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

KEMIALLISTEN SIDOSTEN VAHVUUDEN VERTAILUA Sulamisessa kidehila rikkoutuu Mitä voimakkaampi sidos on aineen osasten välillä, sitä enemmän energiaa tarvitaan rikkomaan aineen osasten väliset sidokset ja sitä korkeampi on aineen sulamispiste. KEMIALLISTEN SIDOSTEN VAHVUUDEN VERTAILUA Sidos Sidosenergia (kJ / mol) Atomien välinen metallisidos 100 - 900 vahvat sidokset ionisidos 500 – 4 000 kovalenttinen sidos 150 – 1 000 Molekyylien välinen vetysidos 8 – 40 heikot sidokset dipoli-dipolisidos 4 – 25 dispersiovoima 0,5 - 5 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Esimerkki Natriumin Na sulamispiste on 97,8 °C, mutta natriumkloridin, NaCl 801 °C ja raudan, Fe 1 535 °C. Miten selität näiden sulamispisteiden suuret erot? Ratkaisu: Natrium ja rauta ovat molemmat metalleja, joilla on vahva metallihila. Siksi niiden sulamispisteet ovat suhteellisen korkeita. Natrium on ensimmäisen ryhmän alkalimetalli, ja sen uloimman kuoren elektroni pääsee liikkumaan huomattavasti helpommin metallihilassa kuin siirtymämetalli raudan. Siksi natriumin sulamispiste on huomattavasti raudan sulamispistettä alhaisempi. Natriumkloridi muodostuu Na+ ja Cl- ioneista, joita pitää koossa voimakas sähköinen vetovoima, ionisidos. Kiinteässä NaCl-kiteessä ionit ovat järjestäytyneet ja tarvitaan paljon energiaa, jotta tämä järjestäytynyt rakenne saadaan purettua. Siksi NaCl:n sulamispiste on niin paljon metallista natriumia korkeampi. 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Sulamisessa kidehila rikkoutuu Mitä voimakkaampi sidos on aineen osasten välillä, sitä enemmän energiaa tarvitaan rikkomaan aineen osasten väliset sidokset ja sitä korkeampi on aineen sulamispiste. Sp. 113,7 oC Sp. 186 oC Sakkaroosi eli kidesokeri muodostaa paljon vetysidoksia Jodi sublimoituu jo huoneenlämmössä, koska molekyylien välissä on heikkoja dispersiovoimia 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Molekyylin poolisuus vaikuttaa kiehumispisteeseen Poolisten yhdisteiden kiehumispiste on korkeampi kuin poolittomien, koska nestemäisessä olomuodossakin niiden välillä on dipoli-dipolisidoksia. Vesi kp. 100 oC Metaani kp. - 161 oC 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Molekyylin koko vaikuttaa kiehumispisteeseen 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Kuinka monta vetysidosta seuraavat molekyylit pystyvät muodostamaan? Esimerkki Kuinka monta vetysidosta seuraavat molekyylit pystyvät muodostamaan? metaani CH4 vesi H2O ammoniakki NH3 vetyfluoridi HF Ratkaisu: Metaani, CH4 ei muodostaa yhtään vetysidosta, koska se on pooliton molekyyli. Vesi H2O muodostaa neljä vetysidosta, koska sillä on kaksi donori-akseptori –paria, eli kaksi vapaata elektroneja luovuttavaa elektroniparia (donoria) ja kaksi elektroneja vastaanottavaa vetyatomia (akseptoria). Periaatteessa myös ammoniakki pystyy muodostamaan neljä vetysidosta. Sen muodostama vetysidosverkosto on harva, koska sillä on vain yksi vapaa elektronipari, ja keskimäärin kukin ammoniakkimolekyyli käyttää vain yhden vedyn vetysidoksiin. Vetyfluoridilla taas ei ole riittävästi protoneita, mistä syystä HF muodostaa vain kaksi vetysidosta. 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Alhaisin kiehumispiste on metaanilla −164 °C. Esimerkki Miten molekyylin muodostamien vetysidosten määrä vaikuttaa aineiden kiehumispisteisiin? Ratkaisu: Alhaisin kiehumispiste on metaanilla −164 °C. Toiseksi alhaisin, −33 °C on ammoniakilla. Vetyfluoridi kiehuu −19,7 °C:ssa ja veden kiehumispiste on 100 °C. Ammoniakin vetyfluoridia matalampi kiehumispiste selittyy sillä, että kaksi sen vedyistä ei muodosta vetysidosta. Tästä seuraa, että ammoniakkimolekyylit ovat nesteessä kauempana toisistaan kuin vetyfluoridimolekyylit. 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Vetysidoksesta seuraa viskositeetti ja pintajännitys VISKOSITEETTI eli nesteiden jäykkyys. Suuruuteen vaikuttaa: hiukkasen koko hiukkasen muoto hiukkasen muodostamat sidokset PINTAJÄNNITYS poolisilla nesteillä on korkea pintajännitys poolittomilla nesteillä on matala pintajännitys 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet

Vuorovaikutukset liuoksissa ”Similia similibus solventur” – samanlainen liuottaa samanlaista Ruokasuolan liuotus veteen Sokerin liuotus veteen 15 Heikkojen sidosten ominaisuudet