Warum hat n-Heptan fast die Selbe Siedetemperatur aber eine komplett andere Schmelzt. als Wasser?

2 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Ich würde mal sagen: Zufall ;)

Sinkt die Temperatur, so bewegen sich die Teilchen langsamer und nähern sich an. Beim Festen Zustand bewegen sie sich kaum, im flüssigen recht viel und im Gas ist alles sehr hektisch und chaotisch.

Der Schmelz und Siedepunkt eine Substanz hängt hauptsächlich davon ab, welche Kräfte in der Flüssigkeit zwischen den Teilchen wirken.

Bei n-Heptan sind es van-der-Waals (v-d-W) Kräfte, also schwache Kräfte, die zwischen unpolaren Stoffen herrscht. Bei Wasser sind es starke Wasserstoffbrückenbindungen (sog. H-Bindungen, zwischen dem positiven H-Atom und den nagativen O-Atom eines anderen Moleküls in der Nähe). Die v-d-W Kräfte sind viel schwächer als die Dipol-Dipol Kräfter er H-Brückenbindung. Kurzgefasst: Da sich die Wasserteilchen gegenseitig viel lieber mögen werden sie schon bei höheren Temperaturen fest, als die n-Heptan Teilchen.

Beim Siedepunkt sieht das genauso aus, aber dazu kommt noch die Masse der Teilchen. Je Schwerer ein Teilchen, desto später siedet es. n-Heptan ist sehr schwer im vergleich zu H2O. Das gleicht die schwächeren Kräfte wieder aus, wodurch sich die Siedepunkte annähern.

Masse spielt allerhöchstens sehr am Rande eine Rolle. Eher indirekt über v.d.W.

Der Siedepunkt ist generell ein sehr guter Indikator für die zwischenmolekularen Kräfte. Wenn die Moleküle stärker zusammenkleben, geht der Stoff weniger leicht in die Gasphase über.

Nun könntest du fragen, wieso dann nicht auch der Schmelzpunkt zumindest ähnlich ist, wo doch die Kräfte ähnlich gross sind. Und ich würde antworten, dass das mit der Gestalt der Moleküle zu tun hat. Da Wasser einen sehr regelmässigen Kristall bilden kann und daher die Moleküle sich ziemlich nahe kommen können, sind die Kräfte entsprechend stark. Heptan allerdings ist ziemlich "unhandlich", damit lässt sich kaum ein vernünftiger Kristall bilden.

Und so ein zusammengepfuschter Kristall hält halt viel schlechter zusammen als Qualitätsware.

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