فيديو السؤال: تحديد الحمض الكربوكسيلي الذي له أعلى درجة غليان الكيمياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

أي الأحماض الكربوكسيلية الآتية له أعلى درجة غليان؟ أ: حمض الميثانويك، ب: حمض الإيثانويك، ج: حمض البروبانويك، د: حمض البيوتانويك، هـ: حمض البنتانويك.

يتناول هذا السؤال أحماضًا كربوكسيلية متعددة، وهي أحماض يشار إليها في اسم المادة بإضافة المقطع «ـويك» إلى نهايته. تحتوي الأحماض الكربوكسيلية على مجموعة كربوكسيل، ويمكن كتابتها بالصيغة البنائية ‪COOH‬‏. وتختلف الأحماض الكربوكسيلية باختلاف مجموعة ‪R‬‏ التي تحتوي عليها، وهو ما يمكن استنتاجه من الأسماء. يشير المقطع «ـان» إلى أن مجموعة ‪R‬‏ تحتوي على ألكان، وتشير البادئة إلى عدد ذرات الكربون الموجودة. ولذلك، إذا كتبنا الصيغة البنائية لحمض الميثانويك، فإننا نعلم أنها تحتوي على ‪COOH‬‏؛ لأن هذا الحمض يحتوي على مجموعة كربوكسيل باعتباره حمضًا كربوكسيليًّا. وبما أن حمض الميثانويك لا يحتوي إلا على ذرة كربون واحدة، فإن مجموعة ‪R‬‏ ستكون عبارة عن ذرة هيدروجين واحدة. وستكون الصيغة البنائية ‪HCOOH‬‏.

يمكننا فعل الشيء نفسه مع حمض الإيثانويك بتغيير مجموعة ‪R‬‏ فقط؛ بحيث تعكس عدد ذرات الكربون وعدد ذرات الهيدروجين التي تلزم لإكمال تكوين أربع روابط لكل ذرة كربون. يمكننا أيضًا فعل الشيء نفسه باستخدام الأسماء المبينة في خيارات الإجابة المتبقية. يطلب السؤال تحديد الحمض الكربوكسيلي الذي له أعلى درجة غليان من بين الأحماض الكربوكسيلية الخمسة.

درجة غليان المادة هي درجة الحرارة التي تتغير عندها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. وعملية الغليان عملية ماصة للحرارة، وهذا يعني أنها تحتاج إلى إضافة الطاقة إلى النظام حتى تحدث. عندما تكون درجة غليان المادة عالية، فهذا يعني أن هذه العملية تحتاج إلى كميات كبيرة من الطاقة للتغلب على التجاذبات بين الجزيئات المتجاورة. هذه التداخلات تسمى القوى بين الجزيئية، وهي تداخلات تجاذبية أو تنافرية بين الجزيئات المتجاورة أو الذرات غير المترابطة. والمواد ذات القوى بين الجزيئية القوية لها درجات غليان عالية.

أحد الأنواع السائدة للتداخلات التي تحدث بين الجزيئات المنفصلة للأحماض الكربوكسيلية هو قوى تشتت لندن. قوى تشتت لندن تداخلات كهروستاتيكية بين ثنائيات الأقطاب المستحثة مؤقتًا، كما تتسبب هذه القوى في انجذاب الجزيئات غير القطبية معًا. عندما تكون الجزيئات صغيرة، مثل جزيئات حمض الميثانويك، فإن ثنائي القطب المؤقت، ومن ثم قوى تشتت لندن، لا تكون بنفس القوة. أما الجزيئات الأكبر حجمًا، مثل جزيئات حمض البنتانويك، تزداد قوى تشتت لندن بينها. ولذلك، تزداد قوى تشتت لندن بين جزيئات الحمض الكربوكسيلي الأكبر حجمًا، ومن ثم تتضمن قوى بين جزيئية أشد. هذا يعني أنها تحتاج إلى مزيد من الطاقة لكي تصل إلى درجة الغليان. وهذا يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة التي يحدث عندها الغليان.

يمكننا ملاحظة أن الحمض الكربوكسيلي الأكبر حجمًا في الخيارات المدرجة هو حمض البنتانويك. إذن، الحمض الكربوكسيلي الذي له أعلى درجة غليان هو الخيار هـ؛ أي حمض البنتانويك.