Intermolekylär växelverkan
Ange vilken eller vilka typer av attraktiva växelverkan som finns mellan molekylerna
nedan
i. Mellan ammoniak (NH3) och metan (CH4)
ii. Mellan ammoniak (NH3) och fluorgas (F2)
iii. Mellan fluorgas (F2) och metan (CH4)
i) Dispersion, dipol-inducerad dipol
- NH₃ är en polär molekyl med en permanent dipol.
- CH₄ är opolär men kan få en tillfällig (inducerad) dipol.
→ Dipol–inducerad dipol uppstår, samt dispersionskrafter finns alltid.
ii) Dispersion, dipol-inducerad dipol, vätebindningar
ii) Dispersion
- Båda är opolära molekyler, alltså endast dispersionskrafter kan förekomma. → Ingen dipol eller vätebindning möjlig.
1c) Rangordna följande molekyler:
Fluorgas (F2), fluorväte (HF), och jodbromid (IBr)
i) efter ökande polaritet:
ii) efter ökande polariserbarhet:
i) svar:
Lägst polaritet F2 < IBr < HF högst polaritet
Motivering:
– F₂: opolär, ingen elektronegativitetsskillnad
– IBr: liten skillnad → svag dipol
– HF: stor skillnad → stark dipol → högst polaritet
ii) Lägst polariserbarhet HF < F2 < IBr Högst polariserbarhet
Motivering:
– Mindre molekyler har färre elektroner → lägre polariserbarhet
– HF är minst → lägst polariserbarhet
– IBr är störst → mest elektroner → högst polariserbarhet
2a) Med tanke på intermolekylära växelverkan: vad avgör om en lösning är ideal eller icke-ideal? Förklara!
En lösning är ideal om A–B-växelverkan är lika stark som A–A och B–B.
Om A–B är svagare eller starkare → icke-ideal lösning. Intermolekylära krafter måste vara jämnt fördelade för att blandningen inte ska avvika från idealitet.
Ange vilken eller vilka typer av attraktiva växelverkan som finns mellan molekylerna
nedan
i. Mellan syrgas (O2) och ammoniak (NH3):
ii. Mellan vätgas (H2) och fluorgas (F2):
iii. Mellan vätgas (H2) och vatten (H2O):
i) Svar: Dispersion, dipol-ind. dipol och vätebindningar
motiv: NH₃ är polär och kan bilda vätebindningar. O₂ är opolär men kan induceras.
ii) Svar: Dispersion
→ Båda är opolära → inga dipolinteraktioner eller vätebindningar.
iii) Svar: Dispersion och dipol-ind. dipol.
→ H₂O är polär → kan inducera dipol i opolära H₂. Ingen vätebindning, eftersom H₂ saknar elektronegativ atom med fritt elektronpar.
d) Med tanke på intermolekylära krafter rangordna följande vätskor efter ökande ytspänning vid
rumstemperatur! Motivera ditt svar (ingen motivering, inga poäng!). (2p)
a. Pentan (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3)
b. 1-butanol (CH3-CH2-CH2-CH2-OH)
c. 2-butanon (CH3-CH2-CO-CH3)
svar: Rangordna efter ökande ytspänning:
Pentan < 2-butanon < 1-butanol
Motivering:
– Pentan: opolär → endast svaga dispersionskrafter → lägst ytspänning
– 2-butanon: polär → dipol-dipol och dipol–inducerad dipol → medelhög ytspänning
– 1-butanol: polär och kan bilda vätebindningar → starkast intermolekylär kraft → högst ytspänning
Ange vilken eller vilka typer av växelverkan som finns mellan molekylerna på listan
i. Mellan två karbonylsulfid (O=C=S)molekyler
ii. Mellan två ammoniak (NH3) molekyler
iii. Mellan karbonyldisulfid och ammoniak
i) Svar: dipol-dipol, dipol-ind. dipol, dispersion
→ Molekylen är polär men saknar vätebindande H.
ii) Svar: dipol-dipol, dipol-ind. dipol, dispersion, vätebindningar
→ NH₃ är polär och innehåller väte bundet till kväve → vätebindning möjlig.
iii) Svar: dipol-dipol, dipol-ind. dipol, dispersion, vätebindningar
→ NH₃ kan vätebinda till O i OCS; båda är polära.
Ange vilken eller vilka typer av attraktiva växelverkan som finns mellan molekylerna nedan
i. Mellan ammoniak (NH3) och metan (CH4
ii. Mellan ammoniak (NH3) och fluorgas (F2)
iii. Mellan fluorgas (F2) och metan (CH4)
i. Svar: Dispersion, dipol-inducerad dipol
- NH₃ är en polär molekyl med en permanent dipol.
- CH₄ är opolär men kan få en tillfällig (inducerad) dipol.
→ Dipol–inducerad dipol uppstår, samt dispersionskrafter finns alltid.
ii. Svar: Dispersion, dipol-inducerad dipol, vätebindningar
iii. Svar: Dispersion
Båda är opolära molekyler, alltså endast dispersionskrafter kan förekomma. → Ingen dipol eller vätebindning möjlig.
Rangordna följande molekyler Fluorgas (F2), fluorväte (HF), och jodbromid (IBr)
i) efter ökande polaritet:
ii) Rangordna efter ökande polariserbarhet:
i) Lägst polaritet F2 < IBr < HF högst polaritet
Motivering:
– F₂: opolär, ingen elektronegativitetsskillnad
– IBr: liten skillnad → svag dipol
– HF: stor skillnad → stark dipol → högst polaritet
ii) Lägst polariserbarhet HF < F2 < IBr Högst polariserbarhet
Motivering:
– Mindre molekyler har färre elektroner → lägre polariserbarhet
– HF är minst → lägst polariserbarhet
– IBr är störst → mest elektroner → högst polariserbarhet
Med tanke på intermolekylära växelverkan: vad avgör om en lösning är ideal eller icke-ideal? Förklara!
En lösning är ideal om A–B-växelverkan är lika stark som A–A och B–B.
Om A–B är svagare eller starkare → icke-ideal lösning. Intermolekylära krafter måste vara jämnt fördelade för att blandningen inte ska avvika från idealitet.
Ange vilken eller vilka typer av attraktiva växelverkan som finns mellan molekylerna
nedan
i. Mellan syrgas (O2) och ammoniak (NH3):
ii. Mellan vätgas (H2) och fluorgas (F2):
iii. Mellan vätgas (H2) och vatten (H2O):
i) Svar: Dispersion, dipol-ind. dipol och vätebindningar
motiv: NH₃ är polär och kan bilda vätebindningar. O₂ är opolär men kan induceras.
ii) Svar: Dispersion
→ Båda är opolära → inga dipolinteraktioner eller vätebindningar.
iiI) Svar: Dispersion och dipol-ind. dipol.
→ H₂O är polär → kan inducera dipol i opolära H₂. Ingen vätebindning, eftersom H₂ saknar elektronegativ atom med fritt elektronpar.
Med tanke på intermolekylära krafter rangordna följande vätskor efter ökande ytspänning vid
rumstemperatur! Motivera ditt svar (ingen motivering, inga poäng!).
a. Pentan (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3)
b. 1-butanol (CH3-CH2-CH2-CH2-OH)
c. 2-butanon (CH3-CH2-CO-CH3)
Svar:
Rangordna efter ökande ytspänning:
Pentan < 2-butanon < 1-butanol
Motivering: Ytspänning är beroende av styrkan av intermolekylära växelverkan. Stark växelverkan ger
hög ytspänning. Man ska därför rangordna efter styrkan av intermolekylära växelverkan.
Alla molekyler på listan är ungefär lika stora och har därför ungefär samma styrkan för dispersions
växelverkan. 2-butanon är dock polär, och har därför dipol-dipol och dipol-ind. dipol växelverkan.
Totala växelverkan är därför starkare och ytspänningen är högre. 1-butanol är också polär och kan
dessutom bilda vätebindningar. Har därför starkast intermolekylär växelverkan --> högst ytspänning.
Motivering:
– Pentan: opolär → endast svaga dispersionskrafter → lägst ytspänning
– 2-butanon: polär → dipol-dipol och dipol–inducerad dipol → medelhög ytspänning
– 1-butanol: polär och kan bilda vätebindningar → starkast intermolekylär kraft → högst ytspänning
Ange vilken eller vilka typer av växelverkan som finns mellan molekylerna på listan
i. Mellan två karbonylsulfid (O=C=S)molekyler
ii. Mellan två ammoniak (NH3) molekyler
iii. Mellan karbonyldisulfid och ammoniak
i) Svar: dipol-dipol, dipol-ind. dipol, dispersion
→ Molekylen är polär men saknar vätebindande H.
ii) Svar: dipol-dipol, dipol-ind. dipol, dispersion, vätebindningar
→ NH₃ är polär och innehåller väte bundet till kväve → vätebindning möjlig.
iii) Svar: dipol-dipol, dipol-ind. dipol, dispersion, vätebindningar
→ NH₃ kan vätebinda till O i OCS; båda är polära.
Vad avgör om en lösning är ideal eller icke-ideal?
Lösningen är ideal om A–A, B–B och A–B växelverkningar är lika starka.
Om A–B är starkare eller svagare → icke-ideal.
Rangordna följande molekyler
Karbonyl selenid (O=C=Se), koldioxid (O=C=O), karbonylsulfid (O=C=S)
i. Efter ökande polaritet. Motivera!
ii. Efter ökande polariserbarhet:
i) svar: Minst polär O=C=O < O=C=S
CO₂: Symmetrisk → ingen nettodipol → opolär.
O=C=S: Svag nettodipol, dipolerna tar delvis ut varandra.
O=C=Se: Stark nettodipol (Se mindre elektronegativ än O) → mest polär.
ii) Svar: Minst polariserbar: O=C=O < O=C=S < O=C=Se Mests polariserbar
Polariserbarhet ökar med storlek och antal elektroner.
O < S < Se i storlek → Se störst → mest polariserbar.
O=C=O minst polariserbar, O=C=Se mest.
Rangordna följande molekyler
Ammoniak (NH3), Fosfin (PH3), Arsin (AsH3)
a) Efter ökande polaritet:
b) Efter ökande polariserbarhet:
c) Efter ökande molär förångningsentalpi:
a) Arsin < Fosfin < Ammoniak
Motivering: NH₃ har störst elektronegativitetsskillnad → mest polär.
b) Ammoniak < Fosfin < Arsin
Motivering: Polarisering ökar med atomstorlek. As är störst, N minst.
c) Fosfin < Arsin < Ammoniak
Motivering: NH₃ bildar vätebindningar → starkast växelverkan → högst ΔHvap.
Arsin har starkare dispersionskrafter än fosfin → högre ΔHvap än PH₃.