El orden del punto de ebullición es así:
HF> HI> HBr> HCl
Pero lo importante que se debe saber no es el orden en sí, sino por qué ocurrió ese orden. Vayamos a lo básico; la tabla periodica.
Los halógenos en la tabla periódica. Halógeno significa literalmente ‘producir sal’ ya que estos compuestos forman muchas sales
Si se da cuenta, los elementos presentes en los compuestos que dio pertenecen a una familia: los halógenos. Los halógenos son una clase de elementos que incluyen flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I) y astatina (At) en ese orden. Cuando se avanza en ese orden, se agregan nuevas capas de electrones (y también lo hacen los protones y los neutrones) y, por lo tanto, se vuelven “más pesados”. Mantenga esta información por ahora.
Dado que estos halógenos están unidos a hidrógeno, se conocen como haluros de hidrógeno . (Astatine no es generalmente considerado ya que es muy radioactivo)
Los átomos de haluro de hidrógeno dispuestos como HF> HCl> HBr> HI de arriba a abajo
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Cuando aumenta el número atómico del elemento, debe asegurarse que su fuerza de atracción también aumenta. Una analogía: un planeta más pesado puede atraer más fuertemente que un planeta más ligero. De todos modos, cuando el número atómico del elemento aumenta, también aumenta el número de electrones presentes en ellos. Estos electrones se mueven constantemente alrededor del átomo. En algún momento, hay más electrones en un lado del átomo que en el otro. Esto crea un desequilibrio de carga, creando una pequeña carga de [math] \ delta + [/ math] y [math] \ delta – [/ math]. Estas pequeñas cargas inducen a sus vecinos a crear cargas adicionales de [math] \ delta + [/ math] y [math] \ delta – [/ math], creando así una larga cadena de dipolos inducidos. Un dipolo es un par de dos cargas opuestas pero iguales separadas por una pequeña distancia. Estos efectos son temporales ya que los electrones pueden moverse todavía. Dado que estos dipolos son inducidos (y, por lo tanto, pueden revertirse), también se conocen como fuerza dipolo inducida o más bien conocidos como Fuerzas de Dispersión de Londres .
Fuerzas de dispersion de londres
Un punto a destacar es que no son realmente fuerzas, sino más bien atracción entre moléculas.
Ahora, debe estar intuitivamente seguro de que más la cantidad de electrones que la cantidad de fuerzas de dispersión de Londres . Esto es verdad; Cuantos más electrones tenga el átomo, mayor será la cantidad de fuerzas de dispersión de Londres y, por lo tanto, mayor la atracción. Cuanto mayor sea la atracción, más energía tendrás que poner para romper los lazos. Si ve la tendencia anterior, el yodo tiene más electrones que el bromo, por lo tanto, tiene una mayor fuerza de atracción entre sus átomos, por lo tanto, tiene un mayor punto de ebullición. Similar para el caso del bromo y el cloro. Por lo tanto, puede colocar el orden de sus puntos de ebullición como:
I> Br> Cl
Por lo tanto,
HI> HBr> HCl
Los puntos de ebullición de los halogenuros de hidrógeno.
Sin embargo, notas una anomalía; HF debe tener un punto de ebullición por debajo del de HCl, entonces ¿por qué tiene el punto de ebullición más alto? Después de todo, el flúor tiene menos electrones que el cloro y, por lo tanto, debería tener menores fuerzas de dispersión de Londres entre ellos. Esto es cierto, pero hay otra razón detrás de eso: la unión de hidrógeno .
Imagen de flúor; se encuentra justo encima de los otros halógenos. Pertenece al período 2, que no tiene muchas conchas para sí mismo. Como tiene menos electrones, debe ser muy pequeño. De hecho, lo es. El flúor es muy pequeño pero tiene una densidad de carga realmente alta. ¿Por qué tiene una alta densidad de carga? Sus electrones externos no están tan protegidos por los electrones internos y tiene 7 electrones externos. (lea más sobre: Efecto de protección) Estos siete electrones se enfrentan a una tremenda atracción de su núcleo, por lo que se “contrae”. Esto hace que el átomo de flúor se contraiga, por lo que aumenta su densidad de carga. Como tal, puede atraer otros electrones a sí mismo cuando está covalentemente unido a otro elemento. Esta propiedad se llama electronegatividad .
Ahora, este efecto es muy fuerte en el caso de átomos más pequeños como el flúor. Cuando el flúor está unido a hidrógeno, atrae a cierta parte de los electrones unidos a sí mismo. Este efecto es lo suficientemente fuerte como para que permanezca así permanentemente, pero como los electrones siempre se están moviendo, debe significar que a los electrones les encanta pasar más “tiempo” con el flúor que con el hidrógeno. Cuando esto sucede, se crea un dipolo permanente ya que los electrones no están distribuidos uniformemente. Como tal, se crean dos cargos en los dos extremos: [math] \ delta + [/ math] y [math] \ delta – [/ math]
Densidad de electrones de alta frecuencia
Como ustedes saben, los cargos se atraen entre sí. Dado que el átomo de flúor es tan electronegativo, esta diferencia de carga debe ser muy grande. Dado que la diferencia es tan grande, este efecto de atracción es muy fuerte. Como tales, estas moléculas de HF comienzan a “agruparse” (ya que se atraen entre sí) en lo que se conoce como enlace de hidrógeno . El enlace de hidrógeno es la atracción entre los átomos altamente electronegativos con el enlace de hidrógeno covalentemente.
Esta atracción es más fuerte que las fuerzas de dispersión de Londres, por lo que la presencia de un enlace de hidrógeno eleva significativamente el punto de ebullición del compuesto. Por lo tanto, HF tiene el punto de ebullición más alto entre los cuatro compuestos.