نقطه ذوب جامدات مولکولی

عوامل مؤثر بر نقطه ذوب و جوش مولکول‌ها و مقایسه آن‌ها
برای مقایسه دمای ذوب و جوش مواد مولکولی، سلسله‌مراتب زیر بررسی می‌شود:
بررسی نوع نیروی بین‌مولکولی
الف) نوع نیروی بین‌مولکولی
• در مولکول‌هایی با جرم مولی نزدیک به هم:
جاذبه واندروالسی لاندن < جاذبه واندروالسی دوقطبی - دوقطبی < جاذبه هیدروژنی
• مثال: مقایسه اتانول (\(M \approx 46\))، دی‌متیل اتر (\(M \approx 46\)) و پروپان (\(M \approx 44\)):
\(C_{3}H_{8}\) (لاندن) \(42^{\circ }C\) < \(CH_{3}OCH_{3}\) (دوقطبی) \(24^{\circ }C\)< \(C_{2}H_{5}OH\) (هیدروژنی)\(78.4^{\circ }C\) : نقطه جوش
ب) تعداد پیوندهای هیدروژنی (در مولکول \(H \)متصل به سه اتم \(H \),\(O\),\(F\) وجود داشته باشد.)
• هر چه تعداد موقعیت‌های تشکیل پیوند هیدروژنی (گروه‌های \(-OH\) یا \(-NH_{2}\)) در مولکول بیشتر باشد، دمای ذوب و جوش به شدت افزایش می‌یابد:
دمای جوش (۱عاملی) اتانول \(78.4^{\circ }C\) < (۲عاملی) گلیکول اتیلن \(197^{\circ }C\) < (۳عاملی) گلیسرول\(290^{\circ }C\)

ج) جرم مولی و حجم ابر الکترونی
• در مولکول‌های ناقطبی مشابه یا هم‌خانواده، با افزایش جرم مولی و تعداد الکترون‌ها، ابر الکترونی گسترده‌تر شده. در نتیجه نیروهای لاندن قوی‌تر می‌شوند:
◦ هالوژن‌ها: \(I_2(s) > Br_2(l) > Cl_2(g) > F_2(g)\)
◦ آلکان‌های راست‌زنجیر: \(C_8H_{18} > C_6H_{14} > C_4H_{10} > CH_4\)
◦ هیدریدهای گروه 16: \(H_2Te > H_2Se > H_2S\) (توجه: \(H_2O\) به دلیل پیوند هیدروژنی از همه بالاتر است: \(H_2O > H_2Te > H_2Se > H_2S\))
د) شکل هندسی مولکول و مساحت سطحی (در ایزومرها):

• در مولکول‌های دارای فرمول مولکولی یکسان (ایزومرها)، مولکول‌های راست‌زنجیر به دلیل داشتن مساحت تماس سطحی بیشتر، نیروی لاندن قوی‌تر و دمای جوش بالاتری نسبت به ایزومرهای شاخه‌دار (شاخه‌دار شدن مولکول را به شکل کروی نزدیک کرده و سطح تماس را کاهش می‌دهد):
دمای جوش
(پنتا‌ن راست‌زنجیر \(36 ^{\circ }C\)) > (2-متیل‌بوتان\(28 ^{\circ }C\)) > (2,2-دی‌متیل‌پروپان\( 9.5 ^{\circ }C\))
جمع‌بندی: به طور کلی هر چه مولکولی قطبی‌تر، دارای پیوند هیدروژنی و جرم بیشتر داشته باشد نقطه جوش بالاتری دارد.
دقت کنید مولکولی که نقطه جوش بالاتری دارد راحت‌تر به بخار تبدیل می‌شود.