有機化合物の融点と沸点

一般に、有機化合物の融点や沸点は、イオン性物質や金属物質などの無機化合物よりも低くなります。

これは、特定の物質の分子を保持する分子間力が強ければ強いほど、これらの相互作用が壊れて物理的状態が変化するためにより多くのエネルギーを環境に供給する必要があり、その結果融解が高くなるために起こります。および沸点。したがって、有機化合物中に存在する分子間力は、無機化合物中に存在する力に比べて弱い。

たとえば、キッチンでよく使われる 2 つの化合物は塩と砂糖です。それらは小さな結晶のような形をした白い固体であるため、物理的には非常によく似ています。ただし、融点や沸点などの物理的および化学的特性は大きく異なります。これは人それぞれの体質によるものです。塩はイオン性無機化合物である塩化ナトリウム (NaCl) であり、糖は分子式が C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁である有機化合物であるスクロースです。

これら 2 つの製品を火にかけると、有機化合物である砂糖が無機化合物である塩よりもはるかに低い温度で溶けることがわかります。砂糖の融点は185℃ですが、塩の融点は801℃です。

この分子間相互作用の強度が低いため、有機化合物は 3 つの物理状態で存在します。 室温で。

たとえば、燃料、飲料、消毒剤として使用されるアルコール (エタノール – C ₂ H ₆ O) は液体です。ブタン (C ₄ H ₁₀ ) は調理用ガスやライターのガスに使用され、気体です。殺菌剤として使用されるフェノール (C ₆ H ₆ O) は固体です。

以下に、これらの物質の融点と沸点を比較した表を示します。

有機化合物の融点と沸点を比較すると、分子間相互作用、極性、分子量という 3 つの要素がこれらの特性に影響を与えることがわかります。

*分子間相互作用:

分子間相互作用の場合、以前に強調したのと同じ観察が当てはまります。つまり、分子間相互作用が強いほど、沸点と融点は高くなります。

たとえば、アルコールやカルボン酸などの OH 基を持つ有機化合物は、同じ炭素数の炭化水素よりも沸点が高くなります。これは、炭化水素分子が低い分子間力で会合し、OH 基が結合するためです。水素結合は非常に強いものです。

たとえば、メタノールの沸点は、常温常圧条件下で + 64.8℃ですが、対応する炭化水素であるメタンの沸点は -161.5 と、はるかに低い値です。

アルコールとカルボン酸を比較すると、以下に示すように、後者は水素結合が二重で二量体を形成しているため、沸点がさらに高いことがわかります。

一例として、メタン酸の沸点は 100.6 ℃ですが、対応するアルコールであるメタノールの沸点は、すでに述べたように 64.8 ℃とはるかに低いです。

もう 1 つの重要な点は、同じ数の原子を持つ異性体を比較すると、分岐が多い異性体の沸点が低くなるということです。これは、直鎖 (分岐のない) では分子間相互作用がより多くの点で発生し、結果的に引力が大きくなるために起こります。

• 極性：

有機化合物の極性に関しては、極性のあるものは無極性のものよりも融点と沸点が高くなります。たとえば、ハロゲン化物は極性があり、より電気陰性度の高い部分 (ハロゲン) を持つため、それらの分子は双極子-双極子によって互いに強く引き合います。

• 分子量:

分子量が大きくなるほど、沸点も高くなります。

たとえば、さまざまなハロゲン化物、CH ₃ F、CH ₃ Cl、CH ₃ Br を考えてみましょう。

それらはすべて極性であり、同じ分子間力を実行します。唯一の違いはハロゲンの原子量です。これらのハロゲン化物の沸点は、原子量の増加とともに急速に上昇します。

これらのハロゲンの原子量は、F = 19 < Cl = 35.5 < Br = 80 で与えられます。次に、フッ化物、塩化物、臭化物へと移行するにつれて、融点と沸点が上昇します。

さらに、モノハロゲン化物からジ、トリ、テトラ、ポリハロゲン化物に移行するときにも増加します。