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“支链越多熔沸点越低”对吗?

【导读】有机物中“支链越多,熔沸点越低”的规律,更准确地说适用于沸点,不适用于熔点。

相对分子质量相同时沸点主要看分子间作用力,分子间的“接触”决定,支链越多,接触越少,沸点越低;而熔点主要看晶体堆积效率,分子在“固态”中的排列方式决定,对称性越高,排列越紧密,熔点越高,分子排列对称性才是决定熔点的关键因素。

新戊烷就是展示这个原理的典例,下面以正戊烷、异戊烷、新戊烷来讲解。

“支链越多熔沸点越低”对吗?

1.沸点规律:支链越多,沸点越低(正>异>新)

随着支链增多,沸点显著降低,正戊烷36.1℃>异戊烷27.8℃>新戊烷9.5℃。

在液态时,分子间的范德华力(主要色散力)强度决定了沸点高低。支链的存在会使分子的形状变得不那么规则,减少了分子间可以“有效接触”的表面积,从而削弱了分子间的作用力。

正戊烷是长链状,分子之间可以像多根筷子一样紧密贴合,分子间接触面积大,分子间能紧密贴合,相互作用力最强,因此沸点最高。

新戊烷C(CH₃)₄四面体结构,形状像个球,分子间的接触面积最小,就像一堆乒乓球堆在一起,容易滚动散开,分子间作用力弱,所以沸点最低。

“支链越多熔沸点越低”对吗?

2.熔点规律:对称性越高,熔点越高(新>正>异)

熔点由两个因素共同决定:

①分子间作用力大小:和沸点一样,链越长、接触面积越大越强;

②分子对称性、晶格堆积效率:影响有机晶体熔点的关键因素。

固态时分子要整齐排列成晶体,分子越对称、形状越规整接近球形,堆积越紧密、晶格能越大,熔化需要的能量就越高,熔点越高。

新戊烷虽然分子间作用力弱导致沸点低,但它的分子形状非常规则球形对称。固体(晶体)中它能像炮弹一样整齐地堆进晶格里,排列得非常紧密。要破坏这种整齐的晶体结构需要更高的温度,所以熔点反而最高。

正戊烷虽然接触面积大,但长链容易弯曲、纠缠,在晶体里排列不如球形的新戊烷那么紧凑。异戊烷的支链破坏了分子的对称性,导致它在晶格中无法有效排列,既堆不整齐(熔点最低),接触面积也不如直链大(沸点居中)。

“支链越多熔沸点越低”对吗?

3.考试易错提醒

结构相似的不同物质熔沸点看相对分子质量。

相同分子质量或同分异构时题目只要问沸点,就按支链越多越低;只要问熔点,优先看分子对称性。高度对称的新戊烷在同分异构中熔点最高,这是易考典例。

(责任编辑:化学自习室)
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