Nhiệt độ sôi của các chất phụ thuộc vào?

Nhiệt độ sôi của một chất là giới hạn ở nhiệt độ mà chất lỏng chuyển từ trạng thái lỏng sang thể khí, xảy ra ở bên trong lẫn bên trên bề mặt chất lỏng. Mỗi chất hợp chất hữu cơ đều có nhiệt độ sôi nhất định và có sự khác nhau. Để hiểu rõ hơn nhiệt độ sôi của các chất phụ thuộc vào các yếu tố nào? Toploigiai mời các bạn theo dõi bài viết dưới đây.

Nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ phụ thuộc vào yếu tố nào?

Nhiệt độ sôi của một chất là giới hạn ở nhiệt độ mà chất lỏng chuyển từ trạng thái lỏng sang thể khí, xảy ra ở bên trong lẫn bên trên bề mặt chất lỏng. Mỗi chất hợp chất hữu cơ đều có nhiệt độ sôi nhất định và có sự khác nhau.

Các chất hữu cơ thường có nguồn gốc tự nhiên hoặc do phản ứng nhân tạo tạo nên, trong đó có chứa liên kết cacbon-hidro. Chúng tồn tại xung quanh ta, trong hầu hết các loại lương thực, thực phẩm, cơ thể của con người, cơ thể sinh vật,… Một số chất hữu cơ thông dụng có thể kể đến như sau: Đường, rượu,…

Xét về độ sôi, nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ được đánh giá là thấp, tuy nhiên, mỗi loại sẽ có độ sôi riêng, theo đó cấu tạo phân tử càng phân nhánh thì nhiệt độ sôi càng thấp hơn phân tử mạch không phân nhánh. Ví dụ cụ thể trong dãy sau sau:

COOH (axit) > OH (Ancol Phenol) > COO (este) > CHO (andehit) > CO (ete)

Vậy, căn cứ vào độ sôi của từng chất hữu cơ, bạn có thể chủ động đánh giá và xếp loại nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ so với nước để chủ động hơn trong công việc học tập, nghiên cứu của mình.

- Hợp chất có liên kết hiđro sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn các hợp chất không có liên kết hiđro

VD: HCOOH > HCHO

- Liên kết hiđro càng bền thì nhiệt độ sôi cũng càng cao

VD: CH₃COOH > C₂H₅OH > C₂H₅NH₂

- Hợp chất có liên kết hiđro liên phân tử thường sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn so với những hợp chất có liên kết hiđro nội phân tử.

(độ phân cực là mức độ chênh lệch về lực hút trong phân tử khi có nhóm hút electron)

este > xeton > anđehit > dẫn xuất halogen > ete > C_xH_y

-COO - > C = O > CHO > R – X > -O- > C – H

Khối lượng mol phân tử (xét với các chất đồng đẳng)

- Khối lượng phân tử lớn thì nhiệt độ sôi càng lớn

Ví dụ: CH₃COOH > HCOOH

Hình dạng phân tử (xét với các đồng phân)

- Hình dạng càng nhiều nhánh thì nhiệt độ sôi càng thấp, và nhiệt độ nóng chảy cùng càng cao (do diện tích tiếp xúc của phân tử giảm)

- Nhánh càng gần nhóm chức thì sẽ có nhiệt độ sôi càng thấp

- Đồng phân sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn đồng phân trans (do momen lưỡng cực lớn hơn).

Chú ý: Axit > ancol > amin > este > xeton > anđehit > dẫn xuất halogen > ete > CxHy

- Nếu có H₂O: t(H₂O) = 100^oC > ancol có 3 nguyên tử C và ancol có 7C trở xuống và axit có ≤ 4C

>>> Tham khảo: Nhiệt độ sôi của este

Nhiệt độ sôi của các chất béo

Tương tự chất hữu cơ, nhiệt độ sôi của các chất béo cũng khác nhau và được đo bằng máy đo nhiệt độ. Có 4 loại chất béo là:

Chất béo không bão hòa đơn: gồm dầu oliu, dầu lạc, quả bơ, các loại hạt, các loại đậu… nhiệt độ sôi thông thường trên 100 độ C, một số loại trên 240 độ C.

Chất béo không bão hòa đa: gồm axit béo omega-3 và omega-6, sôi ở nhiệt độ cao, nhiệt độ sôi trên 120 độ C.

Chất béo bão hòa: gồm mỡ động vật,... nhiệt độ sôi trên 130 độ C.

Chất béo chuyển hóa: gồm bơ thực vật (margarine),... nhiệt độ sôi khoảng 150 độ C.

So với nhiệt độ sôi của nước, nhiệt độ sôi của các chất béo cao hơn rất nhiều. Tuy nhiên, mỗi loại có nhiệt độ sôi riêng tùy thuộc vào cấu tạo, khả năng liên kết. Nắm được chỉ số này giúp bạn chủ động hơn trong việc sử dụng. Ngoài ra, các loại dầu ăn cũng được xếp vào là chất béo.

Nhiệt độ sôi của các chất vô cơ

Các chất vô cơ là hợp chất hóa học mà trong phân tử không có sự hiện diện của nguyên tử cacbon. Một số trường hợp ngoại lệ như khí CO, khí CO₂, axit H₂CO₃, muối cacbonat, hidrocacbonat. Một số chất cụ thể như sau: Muối (Nacl, H₂SO₄,...)

Về nhiệt độ sôi, hợp chất này được đánh giá là có độ sôi cao hơn của nước bởi cấu tạo có liên kết bền chặt.

Nguyên tắc so sánh nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ

So sánh nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ cần tuân thủ theo 6 nguyên tắc cơ bản dưới đây: 

Nguyên tắc 1: Trong trường hợp hai hợp chất hữu cơ có cùng khối lượng hoặc khối lượng xấp xỉ nhau thì hợp chất nào có liên kết hidro bền hơn thì chất đó sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

Nguyên tắc 2: Hai hợp chất cùng kiểu liên kết hidro, nếu hợp chất nào có khối lượng lớn hơn thì hợp chất đó sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

Nguyên tắc 3: Hai hợp chất là đồng phân của nhau thì đồng phân trans có nhiệt độ sôi thấp hơn đồng phân cis. Lý do là vì đồng phần cis có mô men lưỡng cực khác 0 còn đồng phân trans có mô men lưỡng cực bằng 0 hoặc nhỏ hơn mô men lưỡng cực của đồng phần cis.

Nguyên tắc 4: Hai hợp chất là đồng phân của nhau thì hợp chất diện tích tiếp xúc phân tử lớn hơn thì hợp chất đó sẽ có nhiệt độ cao hơn.

Nguyên tắc 5: Hai hợp chất có khối lượng bằng nhau hoặc xấp xỉ nhau, hợp chất nào có liên kết ion thì hợp chất đó sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

Nguyên tắc 6: Hai hợp chất hữu cơ đều không có liên kết hiđro, có khối lượng xấp xỉ nhau thì hợp chất nào có tính phân cực hơn thì hợp chất đó sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

>>> Tham khảo: Nhiệt độ sôi của Phenol?

Tìm hiểu thứ tự nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ

Bạn có thể so sánh nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ dưới đây:

a. Với Hidrocacbon

Nếu như nhiệt độ sôi của các chất dãy đồng đẳng được sắp xếp càng tăng dần nếu như chúng đi theo chiều tăng dần gồm khi (Ankan , Anken , Ankin , Aren…) bởi khối lượng phân tử khi đó cũng có chiều hướng tăng theo.

Thứ tự nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ

VD: C₂H₆ > CH₄

Theo những Ankan, Anken, Ankin, Aren tương ứng thì sẽ có nhiệt độ sôi theo chiều dưới đây: Ankan < Anken < Ankin < Aren

Lý do là bởi: khối lượng phân tử của chúng tương đương nhau nhưng số lượng  tăng sự nối pi sẽ kéo theo nhiệt độ sôi cũng cao hơn (tốn kém thêm năng lượng để phá hủy liên kết pi)

Với những đồng phân thì đồng phân nào có nhiệt độ sôi cao hơn thì chúng sẽ có mạch dài hơn( đọc phần lực phân tán london)

b. Với các dẫn xuất

dẫn xuất R-X, nếu như A hút e càng mạnh thì nhiệt độ sôi sẽ tăng cao khi không có liên kết hidro

VD: C₄H₉<C₄H₈Cl<C₄H₉CHO<C₄H₉NO₂

Nếu như dẫn xuất halogen của anken sôi và nóng chảy trong nhiệt độ thấp hơn  dẫn xuất của ankan tương ứng.

Dẫn xuất của benzen: giúp đưa nhóm thế đơn giản vào vòng benzen giúp làm tăng nhiệt độ sôi.

c. Với hợp chất chứa nhóm chức:

Nếu như 2 chất có cùng dãy đồng đẳng mà chất nào có khối lượng phân tử lớn hơn thì có nhiệt độ sôi lớn hơn

VD : CH₃OH và C₂H₅OH thì C₂H₅OH có nhiệt độ sôi cao hơn

CH₃CHO và C₂H₅CHO thì C₂H₅CHO có nhiệt độ sôi cao hơn

Với những hợp chất có nhóm chức khác nhau thì thứ tự nhiệt độ sôi với các chất  hữu cơ khác nhau

Nhiệt độ sôi của rượu, Andehit, Acid, xeton, Este tương ứng theo thứ tự sau :

Acid > Rượu > Amin > Andehit , xeton và Este

Xeton > Andehit

Chú ý với rượu và Acid:

Các gốc đẩy e (CH₃, C₂H₅ …..) sẽ làm tăng nhiệt độ sôi tăng do liên kết H bền hơn

VD: CH₃COOH < C₂H₅COOH

Các gốc hút e ( Phenyl, Clo …) sẽ làm giảm nhiệt độ sôi do liên kết H sẽ giảm bền đi

VD: Cl-CH₂COOH < CH₃COOH (độ hút e giảm dần theo thứ tự F > Cl > Br > I)

Cần chú ý đến những hợp chất thơm chứa nhóm chức -OH , -COOH , -NH₂:

Nhóm thế loại 1 (chứa những liên kết sigma gồm: CH₃ , C₃H₇ ...) có tác dụng đẩy e vào nhân thơm làm liên kết H trong chức thường sẽ bền hơn do vậy sẽ làm tăng nhiệt độ sôi.

Nhóm thế loại 2 (chứa liên kết pi gồm NO₂ , C₂H₄…) có tác dụng hút e của nhâm thơm làm liên kết H trong chức kém bền đi do vậy nhiệt độ sôi cũng sẽ giảm hơn.

Nhóm thế loại 3 (các halogen: -Br , -Cl , -F , -I...) có tác dụng đẩy e tương tự như các nhóm thế loại 1.

-------------------------------

Như vậy, Toploigiai đã giải đáp Nhiệt độ sôi của các chất phụ thuộc vào yếu tố nào? Hi vọng các bạn có những kiến thức bổ ích sau khi đọc bài viết này. Chúc các bạn học tập tốt.