09 2.4 تفسير ارتفاع درجة غليان الماء (الماء مقابل كبريتيد الهيدروجين)
القاعدة العامة: كلما زادت الكتلة الجزيئية لمركب ذي تركيب مماثل ارتفعت درجة غليانه، لأن الجزيئات الأكبر تتجاذب بقوى أكبر. قارن:
1H₂S (كبريتيد الهيدروجين)
الكتلة الجزيئية
- 34
درجة الغليان (الضغط المعتاد)
- نحو −61°C (غاز في درجة حرارة الغرفة)
2H₂O (الماء)
الكتلة الجزيئية
- 18
درجة الغليان (الضغط المعتاد)
- 100°C (سائل في درجة حرارة الغرفة)
- للماء كتلة جزيئية أقل ومع ذلك فدرجة غليانه أعلى بنحو 160°C.
- والتفسير هو شبكة الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء؛
- فلكي يغلي الماء يجب أن تنفصل جزيئاته عن بعضها، أي لا بد من كسر أعداد كبيرة من الروابط الهيدروجينية، وهذا يحتاج إلى طاقة كبيرة وبالتالي درجة حرارة عالية.
- أما في كبريتيد الهيدروجين فذرة الكبريت أقل سالبية كهربية بكثير من الأكسجين، فالجزيء ضعيف القطبية ولا يكوّن روابط هيدروجينية.
- ولو سلك الماء سلوكًا «عاديًا» مثل H₂S لكان غازًا في درجة حرارة الغرفة ولما وجدت على الأرض محيطات.
- المسألة: رسم طالب جزيء ماء تحيط به أربعة جزيئات أخرى.
- (أ) كم رابطة هيدروجينية يمكن أن يشارك فيها الجزيء المركزي؟
- (ب) كم منها يستخدم ذرتي الهيدروجين فيه، وكم يستخدم ذرة الأكسجين؟
- (ج) لماذا الحد الأقصى أربع وليس ست؟
- الحل: (أ) أربع.
- (ب) اثنتان عبر ذرتي الهيدروجين (يمنح) واثنتان عند زوجي الإلكترونات المنفردين على الأكسجين (يستقبل).
- (ج) لأن الجزيء له ذرتا هيدروجين وزوجا إلكترونات منفردان فقط — أي أربعة مواضع — فلا يمكنه تكوين أكثر من أربع روابط هيدروجينية.