Physikalische Chemie
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 25.07.2019, 01:37   #1   Druckbare Version zeigen
Fl4SHP0IN7 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Hallo zusammen,
Frage steht ja schon im Titel. Ich versteh es, einfach nicht warum der Siedepunkt von Chlormethan mit -24,1°C höher ist als der von Difluormethan mit -51,65°C, da ja eigentlich alles dagegen spricht.
Difluormethan hat ein höheres Dipolmoment (1,9785) während bei Chlormethan das Dipolmoment 1,8963 beträgt. Die Elektronegativitätsdifferenzen der Bindungen sind ja eigentlich auch höher als die von Chlormethan (C-F Bindung=1,43, C-H=0,35; C-Cl=0,61). Daneben haben beide Moleküle fast die gleiche Molmasse und die gleiche Elektronenanzahl. Habe ich irgendein Faktor vergessen der auch noch eine Rolle spielt bei der Dipol-Dipol-Wechselwirkung?

Freue mich auf eure Antworten.
Gruß
Fl4SHP0IN7 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2019, 08:02   #2   Druckbare Version zeigen
Rumpanscher Männlich
Mitglied
Beiträge: 444
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Zunächst mal willkommen in diesem Forum.

Bei Angaben der Elektronegativität solltest du immer auch die Tabelle angeben, aus der du die Daten hast. die unterschiedlichen Tabellen unterscheiden sich untereinander teilweise extrem. In meinen Augen ist ein Unterschied von 0,1 in der Elektronegativität zu vernachlässigen.

Schau dir mal die Anordnung der Atome im Molekül an. Chlormethan hat nur ein Atom, welches am mittleren C-Atom die Elektronen "wegsaugt", während es am Difluormethan zwei sind. Diese sind höchstwahrscheinlich gegenüber angeordnet, um sterisch am stabielsten zu sein.

Also hast du am Chlormethan ein klares Dipol mit Plus am mittleren C und Minus am Chlor. Hier können sich benachbarte Moleküle gut daran anordnen. Während am Difluormethan zwei minus außen liegen und das Plus in der Mitte am C -> schlechtere Möglichkeit sich anzuordnen, weil minus und Minus vertragen sich nunmal nicht so gut.

Vielleicht irre ich mich auch leicht was die Anordnung am Difluormethan angeht, hier möge man mich bitte korrigieren sollte ich einen Denkfehler gemacht haben.
Aber selbst wenn es trotzallem nicht genau gegenüber angeordnet ist, ist es für ein Nachbarmolekül deutlich schwieriger sich daran anzuordnen.

So wäre zumindest meine Erklärung.
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Gäbe es die letzte Minute nicht, so würde niemals etwas fertig.
Mark Twain
Rumpanscher ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2019, 09:15   #3   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 23.168
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

es gibt nur ein CH2F2.
__________________
The State Senate of Illinois yesterday abandoned its Committee on Efficiency and Economy for reasons of 'efficiency and economy'.
De Moines Tribune, 6 February 1955
chemiewolf ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2019, 11:43   #4   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.407
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Zitat:
Diese sind höchstwahrscheinlich gegenüber angeordnet, um sterisch am stabielsten zu sein.
Das wohl eher nicht. Wie ist denn Kohlenstoff hybridisiert und welchen geometrischen Grundkörper bilden die 4 Orbitale?
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2019, 12:10   #5   Druckbare Version zeigen
Fl4SHP0IN7 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
Zitat:
Zitat von Rumpanscher Beitrag anzeigen
Bei Angaben der Elektronegativität solltest du immer auch die Tabelle angeben, aus der du die Daten hast. die unterschiedlichen Tabellen unterscheiden sich untereinander teilweise extrem. In meinen Augen ist ein Unterschied von 0,1 in der Elektronegativität zu vernachlässigen.
Die Daten kommen alle aus dem CRC Handbook of Chemistry and Physics, sollten also auf jeden Fall richtig sein.

Zitat:
Zitat von Rumpanscher Beitrag anzeigen
Schau dir mal die Anordnung der Atome im Molekül an. Chlormethan hat nur ein Atom, welches am mittleren C-Atom die Elektronen "wegsaugt", während es am Difluormethan zwei sind. Diese sind höchstwahrscheinlich gegenüber angeordnet, um sterisch am stabielsten zu sein.
Der Winkel zwischen HCH beträgt bei Chlormethan 110,8°. Bei Difluormethan betragen die Winkel FCF=108,3° und der Winkel HCH=113,7°.Sie sind also nicht gegenüber angeordnet.

Zitat:
Zitat von Rumpanscher Beitrag anzeigen
Also hast du am Chlormethan ein klares Dipol mit Plus am mittleren C und Minus am Chlor. Hier können sich benachbarte Moleküle gut daran anordnen. Während am Difluormethan zwei minus außen liegen und das Plus in der Mitte am C -> schlechtere Möglichkeit sich anzuordnen, weil minus und Minus vertragen sich nunmal nicht so gut.
Ja das verstehe ich, Chlor hat eine Elektronegativität von 3,16, während Kohlenstoff nur eine von 2,55 hat und Wasserstoff 2,20. Chlor zieht also die Elektronen an sich und bildet somit die negative Partialladung, während Wasserstoff die niedrigste EN hat, also bilden die 3 Wasserstoffatome die positive Partialladung. Beim Difluormethan bilden dann die zwei Fluoratome (EN: F=2,98)die negative Partialladung und die zwei Wasserstoffatome die positive Partialladung. Laut deiner Meinung können sich also Chlormetan Moleküle leichter aneinander "binden", da im Chlormethan nur eine negative und drei positive Partialladungen im Molekül exisitieren, während beim Difluormethan zwei negativ- und zwei positive Partialladungen exisiteren. Das habe ich noch nicht ganz verstanden, warum das so sein sollte und gibt es nicht eine Größe die genau diesen Effekt beschreibt und somit zusätzlich zum Dipolmoment beachten werden muss?


Danke auf jeden Fall schon mal für deine Antwort
Fl4SHP0IN7 ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 25.07.2019, 13:22   #6   Druckbare Version zeigen
Rumpanscher Männlich
Mitglied
Beiträge: 444
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Zitat:
Zitat von Fl4SHP0IN7 Beitrag anzeigen

und die zwei Wasserstoffatome die positive Partialladung.
Die positive Partialladung befindet sich am Kohlenstoff, nicht an den Wasserstoffen. Ich hätte es nun so erklärt, dass die sterische Behinderung den größten Einfluss darauf hat. Dem scheint ja wohl doch nicht so zu sein.
__________________
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Mark Twain
Rumpanscher ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2019, 13:46   #7   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.644
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Schauen Sie sich mal in den homologen Reihen die Siedepunkte an und diskutieren über Molmasse, Polarität und H...F Brücken.
Alle Werte in °C.
CH4 -161
CH3F -78
CH2F2 -52
CHF3 -82
CF4 -128

CH3Cl -24
CH2Cl2 +40
CHCl3 +61
CCl4 +77

Siedepunkt HCl: -85°C, Siedepunkt HF: +19,5 °C

Geändert von safety (25.07.2019 um 13:54 Uhr)
safety ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2019, 20:40   #8   Druckbare Version zeigen
Fl4SHP0IN7 Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 6
Zitat:
Zitat von safety Beitrag anzeigen
Schauen Sie sich mal in den homologen Reihen die Siedepunkte an und diskutieren über Molmasse, Polarität und H...F Brücken.
Alle Werte in °C.
CH4 -161
CH3F -78
CH2F2 -52
CHF3 -82
CF4 -128

CH3Cl -24
CH2Cl2 +40
CHCl3 +61
CCl4 +77

Siedepunkt HCl: -85°C, Siedepunkt HF: +19,5 °C
Hallo, der Siedepunkt ist ja abhängig von:
  • Dipolmoment
  • Wasserstoffbrücken
  • Molmasse
  • Oberfläche/Volumen des Moleküls

Bei den Molekülen (CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3)nimmt zwar das Dipolmoment zu mit sinkendem Siedepunkt, allerdings sind hier die ausschlaggebenden Faktoren eher die vdW-Kräfte, die größer werden mit höherer Molmasse und größerer Oberfläche und dafür sorgen das der Siedepunkt steigt entgegen sinkenden Dipolmoment. Wasserstoffbrücken existieren hier nicht.
Ich komme aber von dieser Überlegung nicht auf das Phänomen zwischen CH3Cl und CH2F2, da beide die selbe Molmasse haben und die Oberfläche dürfte ja sogar bei CH2F2 größer sein, also muss ich ja einen Faktor vergessen habe, aber welcher messbarer Faktor ist das?
Fl4SHP0IN7 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.07.2019, 10:59   #9   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.644
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Sind CH4, CF4 und CCl4 Dipole? Wenn nein, wie sind dann die Siedepunkte zu erklären?
Warum siedet das leichtere HF bei 20°C, während HCl bei -85 siedet?
Warum steigt der Siedepunkt in der Reihe CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4?
Warum sticht der Siedepunkt von CH2F2 so aussergewöhnlich aus dem Trand der Reihe heraus?
https://www.masterorganicchemistry.com/2010/10/25/3-trends-that-affect-boiling-points/
safety ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 31.07.2019, 13:57   #10   Druckbare Version zeigen
Jonas__  
Mitglied
Beiträge: 407
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Hi,

Chlor ist besser polarisierbar als Fluor. Vergleich mal die Polarisierbarkeit beider Verbindungen.
In Worten ist die Polarisierbarkeit die Fähigkeit durch andere Dipole einen Dipol zu induzieren/ändern.
Jonas__ ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.08.2019, 11:19   #11   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.644
AW: Warum hat Chlormethan (CH3Cl) ein höheren Siedepunkt als Difluormethan (CH2F2)

Zitat:
Zitat von Jonas__ Beitrag anzeigen
Chlor ist besser polarisierbar als Fluor.
Korrekt. Die Polarisierbarkeit https://en.wikipedia.org/wiki/Polarizability von Wasserstoff (0,667), Fluor (0,557) und Chlor (2,18).
Die Siedepunkte der homologen Reihe von Alkanen und deren perfluorierten Analogen sind daher fast gleich.
n-Hexan und CF4 haben ungefähr die gleiche Molmasse, die Siedepunkte sind aber > 200 K auseinander (n-Hexan 69°C).
Perfluorierte Alkane mit vergleichbarer Masse wie Edelgase haben ebenso nahezu gleiche Siedetemperaturen.
Ergo, bei den fluorierten Methanvarianten würde man hinsichtlich der van-der-Waalschen Kräfte einen sehr geringen Einfluss der Substitution von Wasserstoff durch Fluor sowie sehr geringe Bindungskräfte und damit niedrige Siedetemperaturen erwarten (F hat einen etwa 23% größeren vdW Radius; daher der Siedepunktunterschied von CH4 und CF4). Das ist bei den Chlorderivaten anders und sie sieden wegen der vdw Kräfte (bessere Polarisierbarbeit) bei höheren Temperaturen; Abweichungen innerhalb der substituierten Reihe durch unterschiedliche Dipolmomente sind nicht so ausgeprägt. In der Reihe CH4-nFn kommt dann das Dipolmoment zum Tragen, das bei C2F2 am höchsten ist.
safety ist offline   Mit Zitat antworten
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Stichworte
chlormethan, dichlormethan, dipol-dipol-ww, siedepunkt, zwischenmolekulare kraft

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