ဓာတုနှောင်ကြိုးနှင့် အီလက်ထရွန်ဆွဲအား- မျှဝေအတွဲများမှ အိုင်ယွန်ရာဇမတ်ကွက်များအထိ

နှောင်ကြိုး ဖြစ်ပေါ်ရခြင်း အကြောင်းရင်း- အကွာအဝေးနှင့် စွမ်းအင်

အဝေးတွင်ရှိသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်အက်တမ် နှစ်ခုသည် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှု မရှိပါ။ ၎င်းတို့ ချဉ်းကပ်လာသည်နှင့်အမျှ အီလက်ထရွန်တစ်ခုစီကို နျူကလိယ နှစ်ခုလုံးက ဆွဲငင်ပြီး စွမ်းအင် ကျဆင်းသည်။ ထို့ထက် ပိုနီးလာလျှင် နျူကလိယနှစ်ခုသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ပြင်းထန်စွာ ပြန်ကန်ပြီး စွမ်းအင် မြင့်တက်သည်။ နှောင်ကြိုးအလျားသည် ဤစွမ်းအင်ချိုင့်၏ အောက်ခြေရှိ အကွာအဝေးဖြစ်ပြီး H₂ အတွက် 74 pm ဖြစ်ကာ ချိုင့်၏ အနက်သည် နှောင်ကြိုးစွမ်းအင် ဖြစ်ပြီး OpenStax Chemistry 2e ဇယား 7.2 တွင် H–H အတွက် 436 kJ/mol ဖြစ်သည်။

နှောင်ကြိုးတိုင်းသည် ဆွဲငင်မှုနှင့် ပြန်ကန်မှု၏ ဟန်ချက်ညီမှု ဖြစ်သောကြောင့် နှောင်ကြိုးကို ချိုးဖျက်ခြင်းသည် စွမ်းအင် အမြဲကုန်ကျပြီး နှောင်ကြိုးဖွဲ့ခြင်းသည် စွမ်းအင်ကို အမြဲ ထုတ်လွှတ်သည်။ ဖွဲ့စည်းလာသော နှောင်ကြိုးများသည် ချိုးဖျက်ခံရသော နှောင်ကြိုးများထက် စုစုပေါင်း ပိုခိုင်မာလျှင် ဓာတ်ပြုမှုသည် အပူထုတ် ဖြစ်သည်။

အီလက်ထရွန်ဆွဲအားနှင့် ကိုဗေလန့်မှ အိုင်ယွန်သို့ စကေး

အီလက်ထရွန်ဆွဲအားသည် နှောင်ကြိုးတစ်ခုရှိ မျှဝေအီလက်ထရွန်များကို အက်တမ်တစ်ခုက မည်မျှ ပြင်းထန်စွာ ဆွဲငင်သည်ကို တိုင်းတာသည်။ ပေါလင်း၏ စကေးသည် အသုံးအများဆုံး ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ယူနစ်မဲ့ တွက်ချက်ထားသော ကိန်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး တိုင်းတာထားသော ဂုဏ်သတ္တိ မဟုတ်ပါ။ OpenStax ပုံ 7.6 တွင် ဖလိုရင်းသည် 4.0 ဖြင့် အမြင့်ဆုံးဖြစ်ပြီး နောက်တွင် အောက်ဆီဂျင် 3.5 နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် ကလိုရင်း 3.0 လိုက်ကာ အုပ်စု 1 သတ္တုများသည် အနိမ့်ဆုံးဖြစ်ပြီး ဥပမာ ဆိုဒီယမ်သည် 0.9 ဖြစ်သည်။ တန်ဖိုးများသည် ကာလတစ်ခုတစ်လျှောက် တက်ပြီး အုပ်စုတစ်ခုအောက်သို့ ကျသည်။

နှောင်ကြိုးထားသော အက်တမ်နှစ်ခုကြား ကွာခြားချက် ΔEN က နှောင်ကြိုးအမျိုးအစားကို ကြမ်းကြမ်းဖျင်းဖျင်း ပေးသည်။ OpenStax သည် ဤလမ်းညွှန် ဖြတ်မှတ်များကို အသုံးပြုသည်- 0.4 အောက်ဆိုလျှင် ပိုလာမဟုတ်သော ကိုဗေလန့်၊ 0.4 မှ 1.8 ဆိုလျှင် ပိုလာကိုဗေလန့်၊ 1.8 အထက်ဆိုလျှင် အိုင်ယွန်။ ပိုမို အီလက်ထရွန်ဆွဲအားရှိသော အက်တမ်သည် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း အနုတ်အားသွင်း δ− ကို သယ်ဆောင်သည်။

ဖြတ်မှတ်များသည် အမှန်တကယ် ချွင်းချက်များရှိသော လမ်းညွှန်ချက်များ ဖြစ်သည်။ HF တွင် ΔEN = 1.9 ရှိသော်လည်း ကိုဗေလန့်မော်လီကျူး ဖြစ်ပြီး Si–F နှောင်ကြိုးတစ်ခုစီအတွက် ΔEN = 2.2 ရှိသော SiF₄ သည် မော်လီကျူးဓာတ်ငွေ့ ဖြစ်သည်။ ΔEN ကို နှောင်ကြိုးများကို နှိုင်းယှဉ်ရန် အသုံးပြုပါ၊ ဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုကို သေချာစွာ အမျိုးအစားခွဲရန် မသုံးပါနှင့်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- နှောင်ကြိုး ခြောက်ခုကို ပိုလာဖြစ်မှုအလိုက် အဆင့်စီခြင်း

OpenStax ပုံ 7.6 ရှိ ပေါလင်းတန်ဖိုးဟောင်းများ- H 2.1, B 2.0, C 2.5, N 3.0, O 3.5, Al 1.5, P 2.1, Cl 3.0, Br 2.8 နှင့် K 0.8 ကို အသုံးပြု၍ B–H, C–Br, N–O, P–Cl, Al–Cl နှင့် K–Br တို့ကို ပိုလာအနည်းဆုံးမှ အများဆုံးသို့ အဆင့်စီပါ။

ကွာခြားချက်များမှာ B–H 0.1, C–Br 0.3, N–O 0.5, P–Cl 0.9, Al–Cl 1.5 နှင့် K–Br 2.0 ဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် အဆင့်စီပုံ ဖြစ်သည်။ ရလဒ်နှစ်ခုက ကျောင်းသားအများအပြားကို အံ့အားသင့်စေသည်။ B–H တွင် ဘိုရွန်သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ထက် အီလက်ထရွန်ဆွဲအား နည်းသောကြောင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်သည် အနုတ်ဘက်အစွန်း ဖြစ်သည်။ ထို့ပြင် K–Br သည် အိုင်ယွန်အပိုင်းအခြားထဲသို့ ကျရောက်ပြီး ပိုတက်စီယမ်ဘရိုမိုက်သည် အိုင်ယွန်အစိုင်အခဲ ဖြစ်ခြင်းနှင့် ကိုက်ညီသည်၊ Al–Cl မှာမူ ပိုလာကိုဗေလန့် အပိုင်းအခြား၏ ထိပ်အနီးတွင် ရှိသည်၊ အလူမီနီယမ်ကလိုရိုက်ကို အခြေအနေအချို့တွင် အိုင်ယွန်ဟုလည်းကောင်း၊ အချို့တွင် မော်လီကျူးဟုလည်းကောင်း ဖော်ပြသည်။

ဒိုင်ပိုလ်မိုမင့်များနှင့် အိုင်ယွန်လက္ခဏာ ရာခိုင်နှုန်း

ပိုလာနှောင်ကြိုးတစ်ခုတွင် ဒိုင်ပိုလ်မိုမင့် μ = Qr ရှိပြီး ၎င်းသည် ခွဲထားသော အားသွင်း၏ ပမာဏကို အားသွင်းများကြား အကွာအဝေးဖြင့် မြှောက်ထားခြင်း ဖြစ်သည်။ ဒိုင်ပိုလ်မိုမင့်များကို များသောအားဖြင့် ဒီဘိုင်ဖြင့် ဖော်ပြသည်- 1 D = 3.336 × 10⁻³⁰ C·m။ အီလက်ထရွန်တစ်ခု၏ အားသွင်းအပြည့် 1.602 × 10⁻¹⁹ C ကို 1 Å ဖြတ်၍ ရွှေ့ခဲ့လျှင် ဒိုင်ပိုလ်မိုမင့်သည် 4.803 D ဖြစ်မည်။ တိုင်းတာထားသော μ ကို ဤလုံးဝအိုင်ယွန်တန်ဖိုးနှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်းက ခန့်မှန်းခြေ အိုင်ယွန်လက္ခဏာ ရာခိုင်နှုန်းကို ပေးသည်- (တိုင်းတာထားသော μ / လုံးဝအိုင်ယွန် μ) × 100။

နမူနာတွက်ချက်မှု 1။ NIST Chemistry WebBook က ဓာတ်ငွေ့အခြေအနေ H³⁵Cl အတွက် μ = 1.1085 D နှင့် မျှခြေနှောင်ကြိုးအလျား 1.27455 Å ကို စာရင်းပြုထားသည်။ ထိုအကွာအဝေးရှိ လုံးဝအိုင်ယွန်ဖြစ်သော H⁺Cl⁻ တွင် μ = 4.803 D/Å × 1.27455 Å = 6.122 D ရှိမည်။ အိုင်ယွန်လက္ခဏာ ရာခိုင်နှုန်းမှာ 1.1085/6.122 × 100 = 18.1% ဖြစ်သည်။ WebBook တန်ဖိုးများ μ = 1.82618 D နှင့် r = 0.91680 Å ရှိသော HF အတွက် လုံးဝအိုင်ယွန်တန်ဖိုးသည် 4.404 D ဖြစ်ပြီး အိုင်ယွန်လက္ခဏာမှာ 41.5% ဖြစ်သည်။

အဆင့်စီပုံသည် ΔEN (HCl အတွက် 0.9၊ HF အတွက် 1.9) နှင့် ကိုက်ညီသော်လည်း ကိန်းဂဏန်းများက ကြီးမားသော ΔEN ပင်လျှင် အားသွင်း အပြည့်အဝ လွှဲပြောင်းခြင်းမှ မည်မျှ ဝေးသည်ကို ပြသသည်။ HF သည် ၎င်း၏ ΔEN တစ်ခုတည်းက ညွှန်ပြသည်ထက် ကိုဗေလန့်ဘက်အစွန်းနှင့် ပိုနီးသည်။

ရာဇမတ်ကွက်စွမ်းအင်နှင့် ကူလုံ၏ ဥပဒေ

အိုင်ယွန်အစိုင်အခဲတစ်ခုကို ပုံဆောင်ခဲအတွင်းရှိ ကက်သိုင်းယွန်တိုင်းနှင့် အန်နိုင်ယွန်တိုင်းအကြား ဆွဲငင်အားက အတူတကွ ထိန်းထားသည်။ ၎င်း၏ ရာဇမတ်ကွက်စွမ်းအင်သည် အစိုင်အခဲတစ်မိုလ်ကို ဓာတ်ငွေ့အိုင်ယွန်များအဖြစ် ခွဲထုတ်ရန် လိုအပ်သော စွမ်းအင် ဖြစ်သည်။ OpenStax က ၎င်းကို အပေါင်းဟု အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်သော်လည်း ဖတ်စာအုပ်အချို့က ပြောင်းပြန်လုပ်ငန်းစဉ်ကို အသုံးပြုပြီး အနုတ်တန်ဖိုးများ ပေးသောကြောင့် သင်္ကေတ သဘောတူညီချက်ကို ဦးစွာ စစ်ဆေးပါ။

ကူလုံ၏ ဥပဒေအရ ဆွဲငင်အားသည် အိုင်ယွန်အားသွင်းများ၏ မြှောက်လဒ်နှင့်အတူ ကြီးထွားပြီး အိုင်ယွန်များကြား အကွာအဝေး ကြီးလာသည်နှင့်အမျှ ကျဆင်းသည်။ များသောအားဖြင့် အားသွင်းက လွှမ်းမိုးသည်။ OpenStax အပိုင်း 7.5 က LiF ကို 1023 kJ/mol ဟုလည်းကောင်း၊ အိုင်ယွန်များက 2+ နှင့် 2− အားသွင်းများ သယ်ဆောင်သော MgO ကို 3900 kJ/mol ဟုလည်းကောင်း စာရင်းပြုထားပြီး လေးဆနီးပါး ပိုကြီးသည်။ ထို့နောက် အရွယ်အစား အရေးပါသည်- MgF₂ သည် 2957 kJ/mol ဖြစ်ပြီး MgI₂ သည် 2327 kJ/mol ဖြစ်သည်၊ ပိုကြီးသော အိုင်အိုဒိုက်အိုင်ယွန်က အားသွင်းများကို ပိုဝေးဝေး ခွာထားသောကြောင့် ဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- ဆိုဒီယမ်ကလိုရိုက်အတွက် ဘွန်း–ဟေဘာ စက်ဝန်း

ရာဇမတ်ကွက်စွမ်းအင်များကို တိုက်ရိုက် မတိုင်းတာနိုင်သောကြောင့် ၎င်းတို့ကို ဟက်စ်ဥပဒေ စက်ဝန်းဖြင့် ရှာသည်။ အဆင့်အားလုံးကို တိုင်းတာနိုင်သော သွယ်ဝိုက်လမ်းကြောင်းတစ်ခုဖြင့် NaCl(s) ကို ၎င်း၏ ဒြပ်စင်များမှ တည်ဆောက်ပြီး ထိုလမ်းကြောင်းသည် တိုက်ရိုက်ဖွဲ့စည်းမှု ဓာတ်ပြုမှုနှင့် စုစုပေါင်း တူညီရမည်ဟု သတ်မှတ်ပါ။

နမူနာတွက်ချက်မှု 2။ ဤအဆင့်များကို အသုံးပြုပါ။ ဆိုဒီယမ်ကို ငွေ့ပျံစေခြင်း Na(s) → Na(g): +107.5 kJ/mol၊ OpenStax နောက်ဆက်တွဲ G မှ Na(g) ၏ ΔH°f။ ကလိုရင်းအက်တမ်များ ပြုလုပ်ခြင်း ½ Cl₂(g) → Cl(g): +121.3 kJ/mol၊ Cl(g) ၏ ΔH°f။ ဆိုဒီယမ်ကို အိုင်ယွန်ပြုခြင်း Na(g) → Na⁺(g) + e⁻: +495.8 kJ/mol၊ NIST တန်ဖိုး 5.1391 eV မှ။ ကလိုရင်းသို့ အီလက်ထရွန်တစ်ခု ထည့်ခြင်း Cl(g) + e⁻ → Cl⁻(g): −348.6 kJ/mol၊ NIST Chemistry WebBook ရှိ အီလက်ထရွန်ဆက်စပ်စွမ်း 3.6131 eV မှ။ နောက်ဆုံးတွင် Na⁺(g) + Cl⁻(g) → NaCl(s) သည် ရာဇမတ်ကွက်စွမ်းအင် U ကို ထုတ်လွှတ်သည်။

စုစုပေါင်းဓာတ်ပြုမှုမှာ Na(s) + ½ Cl₂(g) → NaCl(s) ဖြစ်ပြီး ΔH°f = −411.2 kJ/mol ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် 107.5 + 121.3 + 495.8 − 348.6 − U = −411.2 ဖြစ်ပြီး U = 787.2 kJ/mol ရသည်။ အိုင်ယွန်ပြုခြင်းသည် အီလက်ထရွန်ဆက်စပ်စွမ်းက ပြန်ပေးသည်ထက် စွမ်းအင် ပိုကုန်ကျကြောင်း သတိပြုပါ။ ကြီးမားသော ရာဇမတ်ကွက်စွမ်းအင် မရှိလျှင် NaCl ကို ၎င်း၏ ဒြပ်စင်များမှ ဖွဲ့စည်းခြင်းသည် အပူထုတ် ဖြစ်မည်မဟုတ်ပါ။ NaCl အတွက် ထုတ်ပြန်ထားသော ရာဇမတ်ကွက်စွမ်းအင်များသည် အသုံးပြုသော ဒေတာနှင့် နည်းလမ်းပေါ်မူတည်၍ ရာခိုင်နှုန်းအနည်းငယ် ကွာခြားသည် (OpenStax က 769 kJ ဟု ကိုးကားသည်)၊ ထို့ကြောင့် နောက်ဆုံးဂဏန်းများထက် ပြောင်းလဲမှုပုံစံများကို နှိုင်းယှဉ်ပါ။

နှောင်ကြိုးစွမ်းအင်များမှ ဓာတ်ပြုအင်သာလ်ပီကို ခန့်မှန်းခြင်း

ဓာတ်ငွေ့အခြေအနေ ဓာတ်ပြုမှုများအတွက် နှောင်ကြိုးများကို ရေတွက်ခြင်းဖြင့် ΔH ကို ခန့်မှန်းနိုင်သည်- ΔH ≈ Σ(ချိုးဖျက်သော နှောင်ကြိုးများ၏ စွမ်းအင်) − Σ(ဖွဲ့စည်းသော နှောင်ကြိုးများ၏ စွမ်းအင်)။ ဇယားပြုထားသော နှောင်ကြိုးစွမ်းအင်များသည် မော်လီကျူးများစွာအပေါ် ပျမ်းမျှများ ဖြစ်သောကြောင့် ရလဒ်သည် ခန့်မှန်းချက်သာ ဖြစ်ပြီး ဖွဲ့စည်းမှုအင်သာလ်ပီများမှ ရသော တန်ဖိုးနှင့် ကီလိုဂျူးဆယ်ဂဏန်းချီ ကွာနိုင်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 3။ C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g) အတွက် ΔH ကို ခန့်မှန်းပါ။ အီသလင်း၏ C–H နှောင်ကြိုး လေးခုသည် ဆက်ရှိနေသောကြောင့် ၎င်းတို့ကို လျစ်လျူရှုပါ။ ချိုးဖျက်သည်- C=C တစ်ခု (611 kJ/mol) နှင့် H–H တစ်ခု (436 kJ/mol)၊ စုစုပေါင်း 1047 kJ။ ဖွဲ့စည်းသည်- C–C တစ်ခု (345 kJ/mol) နှင့် C–H အသစ် နှစ်ခု (2 × 415 kJ/mol)၊ စုစုပေါင်း 1175 kJ။ ΔH ≈ 1047 − 1175 = −128 kJ။ နောက်ဆက်တွဲ G မှ ဖွဲ့စည်းမှုအင်သာလ်ပီတန်ဖိုးမှာ −84.0 − 52.4 = −136.4 kJ ဖြစ်သည်။ ခန့်မှန်းချက်တွင် သင်္ကေတ မှန်ကန်ပြီး 6% ခန့်အတွင်း ရှိသည်။

ရှောင်ရှားရမည့် နှောင်ကြိုးဆိုင်ရာ အထင်အမြင်လွဲမှားမှုများ

အမှားအများစုသည် ကြမ်းတမ်းသော လမ်းညွှန်ချက်များကို တိကျသော စည်းမျဉ်းများအဖြစ် သဘောထားခြင်း သို့မဟုတ် သင်္ကေတ သဘောတူညီချက်များကို ရောထွေးခြင်းမှ လာသည်။ အဖြစ်အများဆုံးများမှာ ဤသို့ ဖြစ်သည်။

• ΔEN = 1.8 ကို ကိုဗေလန့်နှင့် အိုင်ယွန်ကြား ပြတ်သားသော မျဉ်းအဖြစ် သဘောထားခြင်း။ စကေးသည် အဆက်မပြတ်ဖြစ်ပြီး HF နှင့် SiF₄ ကဲ့သို့ ဒြပ်ပေါင်းများက စည်းမျဉ်းကို ချိုးဖောက်သည်။
• အီလက်ထရွန်ဆွဲအားကို အီလက်ထရွန်ဆက်စပ်စွမ်းနှင့် ရောထွေးခြင်း။ အီလက်ထရွန်ဆက်စပ်စွမ်းသည် ဓာတ်ငွေ့အက်တမ်တစ်ခုအတွက် တိုင်းတာထားသော စွမ်းအင် ဖြစ်ပြီး အီလက်ထရွန်ဆွဲအားသည် နှောင်ကြိုးထဲရှိ အက်တမ်တစ်ခုကို ဖော်ပြသည်။
• ပိုမို အီလက်ထရွန်ဆွဲအားရှိသော အက်တမ်သည် သင်မျှော်လင့်ထားသည့် သတ္တုမဟုတ်သော ဒြပ်စင် အမြဲဖြစ်သည်ဟု ယူဆခြင်း။ ဇယားကို စစ်ဆေးပါ- B–H နှင့် Si–H နှောင်ကြိုးများတွင် ဟိုက်ဒရိုဂျင်သည် အနုတ်ဘက်အစွန်း ဖြစ်သည်။
• နှောင်ကြိုးစွမ်းအင် ဖော်မြူလာကို ပြောင်းပြန်လှန်ခြင်း။ ၎င်းသည် ချိုးဖျက်သော နှောင်ကြိုးများ နုတ် ဖွဲ့စည်းသော နှောင်ကြိုးများ ဖြစ်ပြီး ဖွဲ့စည်းမှုအင်သာလ်ပီ ဖော်မြူလာ၏ ဆန့်ကျင်ဘက် အစီအစဉ် ဖြစ်သည်။
• ဘွန်း–ဟေဘာ စက်ဝန်းတစ်ခုအတွင်း ရာဇမတ်ကွက်စွမ်းအင် သင်္ကေတ သဘောတူညီချက်များကို ရောထွေးခြင်း။
• နှစ်ထပ်နှောင်ကြိုးကို တစ်ထပ်နှောင်ကြိုး နှစ်ခုအဖြစ် ရေတွက်ခြင်း။ C=C နှောင်ကြိုး (611 kJ/mol) သည် C–C နှောင်ကြိုး နှစ်ခု (690 kJ/mol) ထက် အားနည်းသည်။