Transcription de la vidéo
Lequel des liquides suivants aura la plus grande pression de vapeur à 25 degrés Celsius ?
Cinq formules développées sont présentées. Dans cette question, on nous donne les formules développées des molécules de cinq liquides différents. Et on nous demande de déterminer lequel de ces liquides aura la plus grande pression de vapeur à une température de 25 degrés Celsius.
La pression de vapeur d’un liquide est la pression d’équilibre exercée par une vapeur à la surface de la phase liquide. La vapeur au-dessus de la surface du liquide est produite par le processus d’évaporation. L’intensité des forces intermoléculaires entre les molécules influence la facilité avec laquelle un liquide s’évapore. Les forces intermoléculaires sont définies comme les forces d’attraction ou de répulsion qui agissent entre les particules voisines, telles que les atomes, les ions ou les molécules.
Dans cette vidéo, nous allons nous concentrer sur les forces d’attraction entre les molécules. Pour déterminer lequel des liquides aura la plus grande pression de vapeur à 25 degrés Celsius, nous devrons examiner de près chaque structure fournie dans les choix de réponses pour identifier et comparer l’intensité des forces intermoléculaires.
Il existe trois types de forces intermoléculaires qui peuvent être présentes entre les molécules: les liaisons hydrogène, les interactions dipôle-dipôle et les forces de dispersion de London. Des liaisons hydrogènes se forment entre un atome d’hydrogène lié par covalence à un atome de fluor, d’oxygène ou d’azote et un doublet libre d’électrons sur un atome de fluor, d’oxygène ou d’azote d’une molécule voisine. Commençons par examiner les molécules dans les choix de réponses pour savoir si une liaison hydrogène pourrait être présente.
La structure moléculaire indiquée dans le choix de réponse (A) contient deux liaisons simples oxygène-hydrogène. Et même si cela n’est pas indiqué ici, les atomes d’oxygène ont chacun deux doublets d’électrons. Par conséquent, des liaisons hydrogènes vont se former entre les molécules dans ce liquide. La structure moléculaire indiquée dans le choix de réponse (B) contient un total de trois liaisons polarisées. L’une de ces liaisons polarisées est une liaison simple oxygène-hydrogène. La présence de cette liaison indique qu’une liaison hydrogène sera présente entre les molécules dans ce liquide.
Lorsque nous regardons la formule développée dans le choix de réponse (C), nous voyons que cette molécule a également une liaison simple oxygène-hydrogène. Par conséquent, comme dans les liquides (A) et (B), des liaisons hydrogène seront présentes entre les molécules dans ce liquide. La structure moléculaire dans le choix de réponse (D) contient une liaison polarisée, une double liaison carbone-oxygène. Cette liaison n’est pas composée d’un atome d’hydrogène lié par covalence à un atome de fluor, d’oxygène ou d’azote. Ainsi, des liaisons hydrogène ne peuvent pas se former entre les molécules de ce liquide.
Dessinons une formule structurale simplifiée plus condensée pour cette molécule. Cette molécule a une forme moléculaire courbée et elle est non symétrique. Le dipôle de liaison de la double liaison carbone-oxygène n’est opposé à aucune autre liaison polarisée dans la molécule. Par conséquent, cette molécule est polaire et a un dipôle moléculaire orienté vers l’atome d’oxygène.
Les interactions dipôle-dipôle sont un type de force intermoléculaire présent entre des molécules polaires qui ne peuvent pas former de liaison hydrogène. Des interactions dipôle-dipôle vont se produire entre les molécules voisines du liquide (D) en raison de la charge partielle positive sur l’atome de carbone et de la charge partielle négative sur l’atome d’oxygène dans la double liaison carbone-oxygène.
Enfin, la formule développée dans le choix de réponse (E) est similaire à celle du choix de réponse (D). La structure moléculaire contient une liaison polarisée, une double liaison carbone-oxygène. Si nous dessinions une formule condensée, nous verrions que cette molécule a également une forme incurvée non symétrique. Par conséquent, les molécules de ce liquide sont polaires. En raison des charges partielles positives et négatives sur les atomes de carbone et d’oxygène dans la double liaison, des interactions dipôle-dipôle seront présentes entre les molécules de ce liquide.
Lorsqu’on compare les intensités relatives des trois types de forces intermoléculaires, les liaisons hydrogènes sont les plus intenses. Plus les forces intermoléculaires entre les molécules sont intenses, plus la pression de vapeur est basse. En effet, il faut plus d’énergie pour perturber les fortes attractions entre les molécules liquides afin qu’elles puissent s’échapper du liquide et devenir de la vapeur. Parce que les liaisons hydrogènes sont des attractions intermoléculaires plus intenses que les interactions dipôle-dipôle, les liquides (A), (B) et (C) auront une pression de vapeur inférieure à celle des liquides (D) et (E). Par conséquent, nous pouvons éliminer les choix de réponse (A), (B) et (C) et nous concentrer sur la comparaison des choix de réponse (D) et (E).
Des forces de dispersion de London sont présentes entre des molécules avec des dipôles induits temporairement. Ils sont le seul type de force intermoléculaire possible entre les molécules apolaires. Cependant, ils sont présents entre les molécules de tous les liquides. L’intensité des forces de dispersion de London dépend de la masse moléculaire des molécules. Les molécules du liquide (E) ont une masse moléculaire plus petite que les molécules du liquide (D). Par conséquent, les forces de dispersion de London entre les molécules du liquide (E) seront plus faibles que celles du liquide (D).
Parce que les forces intermoléculaires entre les molécules du liquide (E) sont les plus faibles comparées à tous les autres choix de réponse, le liquide (E) devrait avoir la plus grande pression de vapeur. Des cinq liquides fournis dans ce problème, le liquide (E) aura la plus grande pression de vapeur à 25 degrés Celsius.