Hvorfor alkoholer koger højere end alkaner med lignende molær masse

Molar masse og kogepunkt

Kogepunktet stiger generelt med stigende molmasse, fordi større molekyler har stærkere London-spredningskræfter. Men når man sammenligner molekyler med næsten identisk molær masse, kan strukturelle forskelle dominere.

Strukturelle forskelle:Alkoholer vs. Alkaner

Alkoholer indeholder en hydroxylgruppe (–OH) bundet til et carbonatom, hvorimod alkaner udelukkende består af carbon-hydrogenbindinger. Hydroxylgruppen introducerer polaritet og evnen til at danne hydrogenbindinger, et træk fraværende i alkaner.

Intermolekylære kræfter på spil

Hierarkiet af intermolekylære attraktioner fra stærkeste til svageste er:ionisk> hydrogenbinding> dipol-dipol> London-dispersion. Alkoholer drager fordel af hydrogenbinding, mens alkaner kun er afhængige af dispersionskræfter.

• Alkoholer:hydroxylgruppe → hydrogenbindinger (stærke, retningsbestemte)
• Alkaner:ingen heteroatomer → kun London-dispersion (svag, ikke-retningsbestemt)

Påvirkning på kogepunktet

Kogning opstår, når kinetisk energi overvinder disse intermolekylære kræfter. Hydrogenbindinger kræver betydeligt mere energi at bryde end dispersionskræfter, så alkoholer med samme molære masse som alkaner vil have højere kogepunkter. For eksempel koger ethanol (C₂H₅OH) ved 78°C, hvorimod den isomere alkanbutan (C₄H₁₀) koger ved –0,5°C på trods af lignende molekylvægte.

BenchBo/iStock/GettyImages