Notes Chapter 9 - gusd.net · Chemistry-2 Notes Chapter 13 Page 2 of 21 WWaatteeerr FFoorrr o...

Chemistry-2 Notes Chapter 13 Page 1 of 21

NNNooottteeesss CCChhhaaapppttteeerrr 111333:::

LLLiiiqqquuuiiidddsss aaannnddd SSSooollliiidddsss

TTThhheee ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss ooofff llliiiqqquuuiiidddsss llliiieee bbbeeetttwwweeeeeennn sssooollliiidddsss aaannnddd gggaaassseeesss,,,

bbbuuuttt aaarrreee mmmooorrreee sssiiimmmiiilllaaarrr tttooo sssooollliiidddsss ttthhhaaannn tttooo gggaaassseeesss...

LLLiiiqqquuuiiidddsss

IIIttt tttaaakkkeeesss aaabbbooouuuttt 777 tttiiimmmeeesss mmmooorrreee eeennneeerrrgggyyy tttooo eeevvvaaapppooorrraaattteee wwwaaattteeerrr

iiinnntttooo sssttteeeaaammm ttthhheeennn tttooo mmmeeelllttt iiiccceee tttooo fffooorrrmmm llliiiqqquuuiiiddd wwwaaattteeerrr...

HHH222OOO(((sss))) HHH222OOO(((lll))) EEEnnneeerrrgggyyy rrreeeqqquuuiiirrreeeddd 666 kkkJJJ /// mmmooolll

HHH222OOO(((lll))) HHH222OOO(((ggg))) EEEnnneeerrrgggyyy rrreeeqqquuuiiirrreeeddd 444111 kkkJJJ /// mmmooolll

Gases Solids

particles in rapid, random motion

particles can only vibrate

particles are far apartparticles very close

together

particles have little effect on each other

particles exert large attractive forces on each

other

low densitiesmuch greater densities

than gases

high compressibility only slightly compressible

completely fill containermaintain its own shape & volume regardless of the

container


WWWaaattteeerrr

FFFooorrr mmmooosssttt sssuuubbbssstttaaannnccceeesss,,,

ttthhheee sssooollliiiddd ssstttaaattteee iiisss mmmooorrreee dddeeennnssseee ttthhhaaannn ttthhheee llliiiqqquuuiiiddd ssstttaaattteee...

WWWaaattteeerrr iiisss aaannn eeexxxccceeeppptttiiiooonnn...

IIIccceee hhhaaasss aaannn uuunnnuuusssuuuaaalll aaammmooouuunnnttt ooofff eeemmmppptttyyy ssspppaaaccceee

mmmaaakkkiiinnnggg iiittt llleeessssss dddeeennnssseee ttthhhaaannn llliiiqqquuuiiiddd wwwaaattteeerrr...

IIIccceee fffllloooaaatttsss ooonnn wwwaaattteeerrr!!!

WWWeee ssseeeeee ttthhhiiisss eeevvveeerrryyy dddaaayyy aaannnddd fffaaaiiilll tttooo nnnooottteee hhhooowww

uuunnnuuusssuuuaaalll ttthhhiiisss iiisss...

NNNooorrrmmmaaalll MMMeeellltttiiinnnggg PPPoooiiinnnttt ooofff WWWaaattteeerrr iiisss

000 °°°CCC aaattt 111 aaatttmmm ppprrreeessssssuuurrreee

NNNooorrrmmmaaalll BBBoooiiillliiinnnggg PPPoooiiinnnttt ooofff WWWaaattteeerrr iiisss

111000000 °°°CCC aaattt 111 aaatttmmm ppprrreeessssssuuurrreee

WWWeee uuussseee ttthhheee ttteeerrrmmm ‘‘‘nnnooorrrmmmaaalll’’’ bbbeeecccaaauuussseee ttthhheee MMMPPP aaannnddd BBBPPP

ccchhhaaannngggeeesss aaattt dddiiiffffffeeerrreeennnttt ppprrreeessssssuuurrreeesss...

GGGaaasss LLLiiiqqquuuiiiddd SSSooollliiiddd

CCCooonnndddeeennnsssaaatttiiiooonnn SSSooollliiidddiiifffiiicccaaatttiiiooonnn

EEEvvvaaapppooorrraaatttiiiooonnn MMMeeellltttiiinnnggg

SSSuuubbbllliiimmmaaatttiiiooonnn


TTThhheee HHHeeeaaatttiiinnnggg /// CCCoooooollliiinnnggg CCCuuurrrvvveee fffooorrr WWWaaattteeerrr

SSSooo,,, WWWhhhaaattt DDDoooeeesss TTThhhiiisss MMMeeeaaannn???

WWWhhhaaattt DDDooo III NNNeeeeeeddd TTTooo KKKnnnooowww???

BBBlllaaaccckkk LLLiiinnneee iiinnn GGGrrraaappphhh

WWWeee aaarrreee hhheeeaaatttiiinnnggg ttthhheee iiiccceee... TTThhheee mmmooollleeecccuuullleeesss aaarrreee

vvviiibbbrrraaatttiiinnnggg fffaaasssttteeerrr... TTThhheee hhheeeaaattt eeennneeerrrgggyyy iiisss bbbeeecccooommmiiinnnggg

kkkiiinnneeetttiiiccc eeennneeerrrgggyyy... TTThhhiiisss iiisss cccaaauuusssiiinnnggg ttthhheee ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreee tttooo

rrriiissseee... TTTooo fffiiinnnddd ttthhheee aaammmooouuunnnttt ooofff hhheeeaaattt gggaaaiiinnneeeddd wwweee uuussseee

ttthhheee fffooorrrmmmuuulllaaa::: QQQ === mmm xxx TTT xxx sss wwwhhheeerrreee QQQ iiisss ttthhheee

aaammmooouuunnnttt ooofff hhheeeaaattt iiinnn jjjooouuullleeesss,,, mmm iiisss ttthhheee mmmaaassssss iiinnn

gggrrraaammmsss,,, TTT iiisss ttthhheee ccchhhaaannngggeee iiinnn ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreee,,, aaannnddd

sss iiisss ttthhheee ssspppeeeccciiifffiiiccc hhheeeaaattt ooofff iiiccceee::: 222...000666 JJJ///ggg °°°CCC

HHHeeeaaattt aaaddddddeeeddd aaattt aaa cccooonnnssstttaaannnttt rrraaattteee

111444000

111222000

111000000

888000

666000

444000

222000

000

–––222000

TT Tee e

mm mpp p

ee err r aa att t uu u

rr r ee e (( (

°° ° CC C

)) )

Ice and water

Liquid Water

Water and Steam

Steam

Ice


BBBllluuueee LLLiiinnneee iiinnn GGGrrraaappphhh

TTThhheee iiiccceee iiisss mmmeeellltttiiinnnggg... TTThhheee hhheeeaaattt eeennneeerrrgggyyy iiisss bbbeeecccooommmiiinnnggg

pppooottteeennntttiiiaaalll eeennneeerrrgggyyy... IIIttt iiisss uuussseeeddd tttooo ooovvveeerrrcccooommmeee ttthhheee iiinnnttteeerrr---

mmmooollleeecccuuulllaaarrr fffooorrrccceeesss hhhooollldddiiinnnggg ttthhheee mmmooollleeecccuuullleeesss ooofff iiiccceee

tttooogggeeettthhheeerrr... TTThhheee ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreee iiisss NNNOOOTTT rrriiisssiiinnnggg ––– iiittt iiisss

cccooonnnssstttaaannnttt aaattt 000 °°°CCC uuunnntttiiilll ttthhheee iiiccceee hhhaaasss mmmeeelllttteeeddd... TTTooo fffiiinnnddd ttthhheee

aaammmooouuunnnttt ooofff hhheeeaaattt uuussseeeddd wwweee uuussseee ttthhheee fffooorrrmmmuuulllaaa::: QQQ === mmm

HHHfffuuusss wwwhhheeerrreee QQQ iiisss ttthhheee aaammmooouuunnnttt ooofff hhheeeaaattt iiinnn jjjooouuullleeesss,,, mmm iiisss

ttthhheee mmmaaassssss iiinnn gggrrraaammmsss (((ooorrr mmmooollleeesss))),,, aaannnddd HHHfffuuusss iiisss ttthhheee

EEEnnnttthhhaaalllpppyyy ooofff FFFuuusssiiiooonnn (((aaa...kkk...aaa... HHHeeeaaattt ooofff FFFuuusssiiiooonnn;;; aaa...kkk...aaa...

LLLaaattteeennnttt HHHeeeaaattt ooofff FFFuuusssiiiooonnn)))... TTThhhiiisss iiisss ttthhheee aaammmooouuunnnttt ooofff hhheeeaaattt

rrreeeqqquuuiiirrreeeddd tttooo mmmeeelllttt ooonnneee gggrrraaammm ooofff aaa sssooollliiiddd aaattt iiitttsss mmmeeellltttiiinnnggg

pppoooiiinnnttt... FFFooorrr wwwaaattteeerrr aaattt 000 °°°CCC,,,

HHHfffuuusss === 333333444 JJJ /// ggg (((iiifff mmm iiisss iiinnn gggrrraaammmsss))),,,

HHHfffuuusss === 666...000222 kkkJJJ /// mmmooollleee (((iiifff mmm iiisss iiinnn mmmooollleeesss)))


111444000

111222000

111000000

888000

666000

444000

222000

000

–––222000

TT Tee emm m

pp pee err r aa att t uu u

rr r ee e (( (

°° ° CC C

)) )

Ice and water

Liquid Water

Water and Steam

Steam

Ice


Red Line in Graph

We are heating the water. The molecules are moving faster. The heat energy is becoming

kinetic energy. This is causing the temperature to rise. To find the amount of heat gained we use

the formula: Q = m x T x s Here, s is the specific heat of water: 4.184 J/g °C

Heat added at a constant rate

140

120

100

80

60

40

20

0

–20

Tem

pera

ture

(°C

)

Ice and water

Liquid Water

Water and Steam

Steam

Ice


Green Line in Graph

The water is evaporating. The heat energy is becoming potential energy. It is used to overcome the inter-molecular forces holding the molecules of water

together. The temperature is NOT rising – it is constant at 100 °C until the water has evaporated. To find the

amount of heat used, we use the formula: Q = m Hvap where Q is the amount of heat in joules, m is the mass

in grams (or moles), and Hvap is the Enthalpy of Vaporization (a.k.a. Heat of Vaporization; a.k.a. Latent

Heat of Vaporization). This is the amount of heat required to vaporize one gram of a liquid at its boiling

point. For water at 100 °C,

Hvap = 2260 J / g (if m is in grams),

Hvap = 40.6 kJ / mole (if m is in moles)

Heat added at a constant rate

140

120

100

80

60

40

20

0

–20

Tem

pera

ture

(°C

)

Ice and water

Liquid Water

Water and Steam

Steam

Ice


PPPiiinnnkkk LLLiiinnneee iiinnn GGGrrraaappphhh

WWWeee aaarrreee hhheeeaaatttiiinnnggg ttthhheee sssttteeeaaammm (((wwwaaattteeerrr vvvaaapppooorrr)))... TTThhheee

mmmooollleeecccuuullleeesss aaarrreee mmmooovvviiinnnggg fffaaasssttteeerrr... TTThhheee hhheeeaaattt eeennneeerrrgggyyy iiisss

bbbeeecccooommmiiinnnggg kkkiiinnneeetttiiiccc eeennneeerrrgggyyy... TTThhhiiisss iiisss cccaaauuusssiiinnnggg ttthhheee

ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreee tttooo rrriiissseee... TTTooo fffiiinnnddd ttthhheee aaammmooouuunnnttt ooofff hhheeeaaattt

gggaaaiiinnneeeddd wwweee uuussseee ttthhheee fffooorrrmmmuuulllaaa::: QQQ === mmm xxx TTT xxx sss

HHHeeerrreee,,, sss iiisss ttthhheee ssspppeeeccciiifffiiiccc hhheeeaaattt ooofff sssttteeeaaammm::: 222...000333 JJJ///ggg °°°CCC


111444000

111222000

111000000

888000

666000

444000

222000

000

–––222000

TT Tee emm m

pp pee err r aa att t uu u

rr r ee e (( (

°° ° CC C

)) )

Ice and water

Liquid Water

Water and Steam

Steam

Ice


TTTooo SSSuuummmmmmaaarrriiizzzeee:::

TTTooo cccaaalllcccuuulllaaattteee ttthhheee eeennneeerrrgggyyy rrreeeqqquuuiiirrreeeddd tttooo hhheeeaaattt aaa

sssuuubbbssstttaaannnccceee (((ooorrr eeennneeerrrgggyyy rrreeellleeeaaassseeeddd iiifff iiittt iiisss cccoooooollliiinnnggg)))

uuussseee ttthhheee fffooorrrmmmuuulllaaa::: QQQ === mmm xxx TTT xxx sss

FFFooorrr HHH222OOO,,,

sss (((iiiccceee))) === 222...000666 JJJ///ggg °°°CCC

sss (((wwwaaattteeerrr))) === 444...111888444 JJJ///ggg °°°CCC

sss (((sssttteeeaaammm))) === 222...000333 JJJ///ggg °°°CCC

TTTooo cccaaalllcccuuulllaaattteee ttthhheee eeennneeerrrgggyyy rrreeeqqquuuiiirrreeeddd tttooo mmmeeelllttt aaa sssooollliiiddd

(((ooorrr eeennneeerrrgggyyy rrreeellleeeaaassseeeddd iiifff aaa llliiiqqquuuiiiddd iiisss sssooollliiidddiiifffyyyiiinnnggg)))

uuussseee ttthhheee fffooorrrmmmuuulllaaa::: QQQ === mmm xxx HHHfffuuusss


HHHfffuuusss === 333333444 JJJ///ggg === 666...000222 kkkJJJ///mmmooolll

TTTooo cccaaalllcccuuulllaaattteee ttthhheee eeennneeerrrgggyyy rrreeeqqquuuiiirrreeeddd tttooo vvvaaapppooorrriiizzzeee aaa

llliiiqqquuuiiiddd (((ooorrr eeennneeerrrgggyyy rrreeellleeeaaassseeeddd iiifff aaa gggaaasss iiisss cccooonnndddeeennnsssiiinnnggg)))

uuussseee ttthhheee fffooorrrmmmuuulllaaa::: QQQ === mmm xxx HHHvvvaaappp


HHHvvvaaappp === 222222666000 JJJ///ggg === 444000...666 kkkJJJ///mmmooolll


IIInnnttteeerrrmmmooollleeecccuuulllaaarrr FFFooorrrccceeesss

WWWeee kkknnnooowww ttthhhaaattt aaatttooommmsss ssshhhaaarrreee eeellleeeccctttrrrooonnnsss

tttooo fffooorrrmmm cccooovvvaaallleeennnttt bbbooonnndddsss... TTThhheeessseee bbbooonnndddsss

hhhooolllddd ttthhheee aaatttooommmsss tttooogggeeettthhheeerrr iiinnn aaa

mmmooollleeecccuuullleee... CCCooovvvaaallleeennnttt bbbooonnndddsss aaarrreee ooonnneee

tttyyypppeee ooofff iiinnntttrrraaa---mmmooollleeecccuuulllaaarrr fffooorrrccceee (((iiinnntttrrraaa ===

wwwiiittthhhiiinnn))) (((iiiooonnniiiccc bbbooonnndddsss aaarrreee aaannnooottthhheeerrr

tttyyypppeee ooofff iiinnntttrrraaa---mmmooollleeecccuuulllaaarrr fffooorrrccceee)))

WWWhhhaaattt iiinnnttteeerrr---mmmooollleeecccuuulllaaarrr fffooorrrccceeesss hhhooolllddd

mmmooollleeecccuuullleeesss tttooogggeeettthhheeerrr iiinnn aaa sssooollliiiddd ooorrr

llliiiqqquuuiiiddd??? (((iiinnnttteeerrr === bbbeeetttwwweeeeeennn))) TTThhheeerrreee aaarrreee

ssseeevvveeerrraaalll kkkiiinnndddsss...

WWWaaattteeerrr iiisss aaa pppooolllaaarrr mmmooollleeecccuuullleee... IIIttt

iiisss aaalllsssooo cccaaalllllleeeddd aaa dddiiipppooollleee,,, ooorrr sssaaaiiiddd

tttooo hhhaaavvveee aaa ‘‘‘dddiiipppooollleee mmmooommmeeennnttt’’’...

MMMooollleeecccuuullleeesss wwwiiittthhh dddiiipppooollleee

mmmooommmeeennntttsss,,, llliiikkkeee wwwaaattteeerrr,,, ooorrriiieeennnttt

ttthhheeemmmssseeelllvvveeesss sssooo ttthhhaaattt pppooosssiiitttiiivvveee

aaannnddd nnneeegggaaatttiiivvveee eeennndddsss aaarrreee ccclllooossseee

tttooo eeeaaaccchhh ooottthhheeerrr... TTThhhiiisss iiisss cccaaalllllleeeddd aaa

dddiiipppooollleee---dddiiipppooollleee aaattttttrrraaaccctttiiiooonnn...

DDDiiipppooollleee---dddiiipppooollleee fffooorrrccceeesss aaarrreee vvveeerrryyy

wwweeeaaakkk ––– aaabbbooouuuttt 111%%% aaasss ssstttrrrooonnnggg aaasss

cccooovvvaaallleeennnttt bbbooonnndddsss...

Intra-molecular forces

Inter-molecular forces

Attraction

Repulsion


PPPaaarrrtttiiicccuuulllaaarrrlllyyy ssstttrrrooonnnggg dddiiipppooollleee---dddiiipppooollleee

fffooorrrccceeesss oooccccccuuurrr bbbeeetttwwweeeeeennn mmmooollleeecccuuullleeesss iiinnn

wwwhhhiiiccchhh hhhyyydddrrrooogggeeennn iiisss bbbooouuunnnddd tttooo

aaa hhhiiiggghhhlllyyy eeellleeeccctttrrrooonnneeegggaaatttiiivvveee

aaatttooommm sssuuuccchhh aaasss nnniiitttrrrooogggeeennn,,,

oooxxxyyygggeeennn,,, ooorrr fffllluuuooorrriiinnneee...

BBBeeecccaaauuussseee ttthhheeeyyy aaarrreee pppaaarrrtttiiicccuuulllaaarrrlllyyy

ssstttrrrooonnnggg wwweee gggiiivvveee ttthhheeemmm aaa ssspppeeeccciiiaaalll

nnnaaammmeee ––– hhhyyydddrrrooogggeeennn bbbooonnndddiiinnnggg...

SSSuuubbbssstttaaannnccceeesss wwwiiittthhh hhhyyydddrrrooogggeeennn bbbooonnndddiiinnnggg wwwiiillllll hhhaaavvveee

uuunnnuuusssuuuaaallllllyyy hhhiiiggghhh bbboooiiillliiinnnggg pppoooiiinnntttsss... OOOttthhheeerrr eeexxxaaammmpppllleeesss

iiinnncccllluuudddeee aaammmmmmooonnniiiaaa (((NNNHHH333))),,, mmmeeettthhhaaannnooolll (((CCCHHH333OOOHHH))),,, aaannnddd

hhhyyydddrrrooogggeeennn fffllluuuooorrriiidddeee (((HHHFFF)))...

RRReeemmmeeemmmbbbeeerrr ttthhhaaattt nnnooottt aaallllll mmmooollleeecccuuullleeesss wwwiiittthhh hhhyyydddrrrooogggeeennn

hhhaaavvveee hhhyyydddrrrooogggeeennn bbbooonnndddsss... OOOnnnlllyyy ttthhhooossseee iiinnn wwwhhhiiiccchhh

hhhyyydddrrrooogggeeennn iiisss bbbooonnndddeeeddd tttooo NNN,,, OOO ooorrr FFF... MMMooollleeecccuuullleeesss sssuuuccchhh aaasss

hhhyyydddrrrooogggeeennn sssuuulllfffiiidddeee (((HHH222SSS))) aaannnddd hhhyyydddrrroooccchhhlllooorrriiiccc aaaccciiiddd (((HHHCCClll)))

aaarrreee hhheeelllddd tttooogggeeettthhheeerrr bbbyyy wwweeeaaakkk dddiiipppooollleee---dddiiipppooollleee fffooorrrccceeesss...

NNNooonnnpppooolllaaarrr mmmooollleeecccuuullleeesss (((wwwiiittthhhooouuuttt dddiiipppooollleee mmmooommmeeennntttsss))) sssuuuccchhh

aaasss ttthhheee nnnooobbbllleee gggaaassseeesss,,, cccaaarrrbbbooonnn dddiiioooxxxiiidddeee (((CCCOOO222))),,, aaannnddd

mmmeeettthhhaaannneee (((CCCHHH444))) aaarrreee uuusssuuuaaallllllyyy gggaaassseeesss aaattt rrroooooommm

ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreee... TTThhheeeyyy eeexxxiiisssttt aaasss sssooollliiidddsss ooorrr llliiiqqquuuiiidddsss ooonnnlllyyy aaattt

vvveeerrryyy lllooowww ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreeesss... TTThhhiiisss iiisss bbbeeecccaaauuussseee ttthhheeeyyy aaarrreee

hhheeelllddd tttooogggeeettthhheeerrr bbbyyy ttthhheee wwweeeaaakkkeeesssttt iiinnnttteeerrr---mmmooollleeecccuuulllaaarrr fffooorrrccceeesss:::

––– LLLooonnndddooonnn dddiiissspppeeerrrsssiiiooonnn fffooorrrccceeesss –––

aaa...kkk...aaa... vvvaaannn dddeeerrr WWWaaaaaalll’’’sss FFFooorrrccceeesss

aaa...kkk...aaa... IIInnnddduuuccceeeddd DDDiiipppooollleee FFFooorrrccceeesss

2–

+

+


––– LLLooonnndddooonnn dddiiissspppeeerrrsssiiiooonnn fffooorrrccceeesss –––

aaa...kkk...aaa... vvvaaannn dddeeerrr WWWaaaaaalll’’’sss FFFooorrrccceeesss

aaa...kkk...aaa... IIInnnddduuuccceeeddd DDDiiipppooollleee FFFooorrrccceeesss

WWWeee uuusssuuuaaallllllyyy ttthhhiiinnnkkk ooofff nnnooonnn---pppooolllaaarrr aaatttooommmsss aaasss hhhaaavvviiinnnggg ttthhheeeiiirrr

eeellleeeccctttrrrooonnnsss uuunnniiifffooorrrmmmlllyyy dddiiissstttrrriiibbbuuuttteeeddd aaarrrooouuunnnddd ttthhheee nnnuuucccllleeeuuusss...

OOOccccccaaasssiiiooonnnaaallllllyyy,,, ttthhheee eeellleeeccctttrrrooonnnsss mmmaaayyy fffiiinnnddd ttthhheeemmmssseeelllvvveeesss aaattt

ooonnneee eeennnddd... TTThhheee aaatttooommm ooorrr mmmooollleeecccuuullleee hhhaaasss bbbeeecccooommmeee aaa

ttteeemmmpppooorrraaarrryyy iiinnnssstttaaannntttaaannneeeooouuusss dddiiipppooollleee...

TTThhhiiisss iiinnnssstttaaannntttaaannneeeooouuusss dddiiipppooollleee cccaaannn cccaaauuussseee (((ooorrr iiinnnddduuuccceee))) aaa

nnneeeiiiggghhhbbbooorrriiinnnggg aaatttooommm ooorrr mmmooollleeecccuuullleee tttooo bbbeeecccooommmeee aaa dddiiipppooollleee...

NNNooowww ttthhhiiisss aaatttooommm ooorrr mmmooollleeecccuuullleee cccaaannn iiinnnddduuuccceee aaa nnneeeiiiggghhhbbbooorrriiinnnggg

aaatttooommm ooorrr mmmooollleeecccuuullleee tttooo bbbeeecccooommmeee aaannn iiinnnddduuuccceeeddd dddiiipppooollleee...

TTThhhiiisss iiisss hhhooowww wwweee cccaaannn gggeeettt sssooollliiiddd iiiooodddiiinnneee (((III222))) cccrrryyyssstttaaalllsss,,, dddrrryyy

iiiccceee (((sssooollliiiddd CCCOOO222))),,, llliiiqqquuuiiiddd hhhyyydddrrrooogggeeennn (((HHH222))) aaannnddd llliiiqqquuuiiiddd

nnniiitttrrrooogggeeennn (((NNN222)))...

‘‘‘LLLiiikkkeee DDDiiissssssooolllvvveeesss LLLiiikkkeee’’’ mmmeeeaaannnsss ttthhhaaattt pppooolllaaarrr mmmooollleeecccuuullleeesss

dddiiissssssooolllvvveee iiinnn pppooolllaaarrr sssooolllvvveeennntttsss (((wwwaaattteeerrr,,, aaalllcccooohhhooolll)));;;

nnnooonnn---pppooolllaaarrr mmmooollleeecccuuullleeesss dddiiissssssooolllvvveee iiinnn nnnooonnn---pppooolllaaarrr

sssooolllvvveeennntttsss (((oooiiilllsss aaannnddd gggaaasssooollliiinnneee)))

Vaporization

We recall that to vaporize a liquid we must add enough energy to overcome the inter-molecular forces holding

the molecules together as a liquid. The amount of energy needed to vaporize one gram of a liquid at its

boiling point is the Enthalpy of Vaporization (Hvap).

*


Because of the strong hydrogen bonding,

water has an unusually high Hvap (2200 J/g).

What Happens When We Put A Liquid

In A Closed Container?

When we place a liquid in a closed container, the volume of liquid decreases slightly, then

eventually becomes constant.

Some of the molecules at the surface of the liquid escape to the vapor phase (vaporization). As the number of vapor molecules increases, some of them return to the liquid phase (condensation).

Eventually, the rate at which liquid molecules vaporize is the same as the rate at which vapor molecules condense. At this point no further

change occurs in the amounts of liquid or vapor since the two opposite processes balance each

other. This is called dynamic equilibrium.

*

[evap] > [cond]

water begins to evaporate

[evap] = [cond]

Dynamic

Equilibrium


Vapor Pressure

The pressure of the vapor present at equilibrium is called equilibrium vapor pressure, or simply

vapor pressure.

A simple barometer can be used to measure the vapor pressure of a liquid.

Because mercury is so dense, any common liquid injected at the bottom of the column of mercury

floats to the top. Here, the space above the mercury in the tube is a closed container for the

liquid. The liquid produces a vapor, and the pressure of this vapor pushes some of the

mercury out of the tube. At equilibrium, the vapor pressure can be measured by the change in

height of the mercury column.

Vacuum

Patm = 760 torr

H2O vapor

736

Liquid H2O

760 – 736 =

24 mm Hg

Diethyl ether

liquid

Diethyl ether

vapor

215

Original

Hg level

760 – 215 =

545 mm Hg


Liquids with high vapor pressures are said to be volatile – they evaporate easily.

Larger inter-molecular forces = lower vapor pressures

Vapor pressure increases with temperature.

Liquids boil when

its vapor pressure = atmospheric pressure.

The temperature at which this occurs when the atmospheric pressure is 1 atm is called the

normal boiling point.

Raising the external pressure raises the boiling point, and vice versa.

This is why water boils at a lower temperature high up

in the mountains where the air pressure is lower.


SSSooollliiidddsss

MMMooosssttt sssooollliiidddsss aaarrreee mmmiiixxxtttuuurrreeesss ooofff vvvaaarrriiiooouuusss cccooommmpppooonnneeennntttsss...

SSSooommmeee nnnaaatttuuurrraaalll sssooollliiidddsss aaarrreee nnneeeaaarrrlllyyy pppuuurrreee sssuuubbbssstttaaannnccceeesss...

AAAmmmooorrrppphhhooouuusss sssooollliiidddsss ssshhhooowww nnnooo dddeeefffiiinnniiittteee ssstttrrruuuccctttuuurrreee...

TTThhheeerrreeefffooorrreee,,, ttthhheee ssstttrrreeennngggttthhhsss ooofff iiinnnttteeerrrmmmooollleeecccuuulllaaarrr

fffooorrrccceeesss vvvaaarrryyy ooovvveeerrr ttthhheee ssstttrrruuuccctttuuurrreee...

EEExxxaaammmpppllleeesss aaarrreee::: ggglllaaassssss,,, ppplllaaassstttiiiccc,,, rrruuubbbbbbeeerrr

TTThhheeeyyy ttteeennnddd tttooo sssooofffttteeennn aaannnddd mmmeeelllttt ooovvveeerrr aaa

ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreee rrraaannngggeee...

CCCrrryyyssstttaaalllllliiinnneee sssooollliiidddsss hhhaaavvveee aaannn ooorrrdddeeerrrlllyyy,,, rrreeepppeeeaaatttiiinnnggg,,,

333---dddiiimmmeeennnsssiiiooonnnaaalll pppaaatttttteeerrrnnn tttooo ttthhheeeiiirrr ssstttrrruuuccctttuuurrreee... TTThhheee

pppaaatttttteeerrrnnn iiisss cccaaalllllleeeddd aaa cccrrryyyssstttaaalll lllaaattttttiiiccceee...

TTThhheeeyyy mmmeeelllttt aaattt ooonnneee ssspppeeeccciiifffiiiccc ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreee...

CCCrrryyyssstttaaalllllliiinnneee SSSooollliiidddsss

SSSooollliiidddsss wwwiiittthhh aaa rrreeeggguuulllaaarrr aaarrrrrraaannngggeeemmmeeennnttt ooofff ttthhheeeiiirrr

cccooommmpppooonnneeennntttsss ppprrroooddduuuccceeesss bbbeeeaaauuutttiiifffuuulll,,, rrreeeggguuulllaaarrrlllyyy

ssshhhaaapppeeeddd cccrrryyyssstttaaalllsss...

TTThhheeerrreee aaarrreee ttthhhrrreeeeee kkkiiinnndddsss ooofff cccrrryyyssstttaaalllllliiinnneee sssooollliiidddsss:::

IIIooonnniiiccc SSSooollliiidddsss

CCCooommmpppooonnneeennntttsss

aaarrreee IIIooonnnsss

MMMooollleeecccuuulllaaarrr SSSooollliiidddsss


aaarrreee MMMooollleeecccuuullleeesss

AAAtttooommmiiiccc SSSooollliiidddsss


aaarrreee AAAtttooommmsss


SSSaaalllttt aaannnddd SSSuuugggaaarrr

BBBooottthhh fffooorrrmmm bbbeeeaaauuutttiiifffuuulll cccrrryyyssstttaaalllsss aaasss sssooollliiidddsss...

BBBooottthhh dddiiissssssooolllvvveee rrreeeaaadddiiilllyyy iiinnn wwwaaattteeerrr...

SSSaaalllttt SSSooollluuutttiiiooonnn vvvsss... SSSuuugggaaarrr SSSooollluuutttiiiooonnn

TTThhheee tttyyypppeee ooofff sssooollliiiddd dddeeepppeeennndddsss ooonnn ttthhheee tttyyypppeee ooofff

pppaaarrrtttiiicccllleeesss (((iiiooonnnsss,,, mmmooollleeecccuuullleeesss,,, ooorrr aaatttooommmsss)))

ttthhhaaattt mmmaaakkkeeesss iiittt uuuppp...

DDDoooeeesss nnnooottt cccooonnnddduuucccttt

aaannn eeellleeeccctttrrriiiccc cccuuurrrrrreeennnttt...

CCCooommmpppooossseeeddd ooofff

sssuuucccrrrooossseee mmmooollleeecccuuullleeesss...

RRReeeaaadddiiilllyyy cccooonnnddduuuccctttsss aaannn

eeellleeeccctttrrriiiccc cccuuurrrrrreeennnttt...

CCCooommmpppooossseeeddd ooofff

NNNaaa+++ aaannnddd CCClll

––– iiiooonnnsss...

= C = H2O

= Cl– = Na+

Sodium

chloride Water

Diamond

SSStttrrruuuccctttuuurrreee

ooofff IIIooonnniiiccc

SSSooollliiiddd

SSStttrrruuuccctttuuurrreee ooofff

MMMooollleeecccuuulllaaarrr

SSSooollliiiddd

SSStttrrruuuccctttuuurrreee

ooofff AAAtttooommmiiiccc

SSSooollliiiddd


PPPrrrooopppeeerrrtttiiieeesss ooofff CCCrrryyyssstttaaalllllliiinnneee SSSooollliiidddsss

Metallic Molecular IonicAtomic

Networks

malleable & ductile

brittle & weak, or soft

& waxy solids

hard & brittle very hard

Usually high MP

High BP Low BP Very High BP Very High BP

High Hvap

Low Hvap,

Hfus

High Hvap,

Hfus

Very high

Hvap, Hfus

high density low densitymedium density

medium density

good conductor

insulator

good electrical conductor

when molten or dissolved

in water

very insulating,

very unreactive

soluble in other metals

solubility varies

often soluble in water

dissolves in very few things


TTThhheee ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss ooofff ttthhheee ttthhhrrreeeeee kkkiiinnndddsss ooofff sssooollliiidddsss aaarrreee qqquuuiiittteee

dddiiiffffffeeerrreeennnttt... EEEvvveeennn mmmeeemmmbbbeeerrrsss ooofff ttthhheee sssaaammmeee gggrrrooouuuppp ooofff

sssooollliiidddsss cccaaannn hhhaaavvveee vvveeerrryyy dddiiiffffffeeerrreeennnttt ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss...

TTThhheee ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss ooofff cccrrryyyssstttaaalllllliiinnneee sssooollliiiddd dddeeepppeeennnddd ooonnn ttthhheee

fffooorrrccceeesss ooofff aaattttttrrraaaccctttiiiooonnn bbbeeetttwwweeeeeennn ttthhheee pppaaarrrtttiiicccllleeesss:::

IIIooonnniiiccc SSSooollliiidddsss

IIIooonnniiiccc sssooollliiidddsss aaarrreee mmmaaadddeee uuuppp ooofff

cccaaatttiiiooonnnsss aaannnddd aaannniiiooonnnsss aaarrrrrraaannngggeeeddd iiinnn

aaa pppaaatttttteee rrrnnn cccaaalllllleeeddd aaa cccrrryyyssstttaaalll

lllaaattttttiiiccceee... TTThhheee aaattttttrrraaaccctttiiiooonnn fffooorrrccceeesss

(((iiiooonnniiiccc bbbooonnndddsss))) aaarrreee vvveeerrryyy ssstttrrrooonnnggg

aaannnddd aaattttttrrraaaccctttsss aaallllll sssuuurrrrrrooouuunnndddiiinnnggg

iiiooonnnsss... TTThhheee ssstttrrrooonnnggg iiiooonnniiiccc bbbooonnndddsss

rrreeesssuuulllttt iiinnn iiiooonnniiiccc sssooollliiidddsss hhhaaavvviiinnnggg

hhhiiiggghhh bbboooiiillliiinnnggg pppoooiiinnntttsss...

MMMooollleeecccuuulllaaarrr SSSooollliiidddsss

EEExxxaaammmpppllleeesss ooofff mmmooollleeecccuuulllaaarrr sssooollliiidddsss iiinnncccllluuudddeee iiiccceee

(((HHH222OOO mmmooollleeecccuuullleeesss))),,, dddrrryyy iiiccceee (((CCCOOO222 mmmooollleeecccuuullleeesss))),,,

sssuuulllfffuuurrr (((SSS888 mmmooollleeecccuuullleeesss))),,, aaannnddd wwwhhhiiittteee

ppphhhooosssppphhhooorrruuusss (((PPP444 mmmooollleeecccuuullleeesss)))...

MMMooollleeecccuuulllaaarrr sssooollliiidddsss mmmeeelllttt aaattt

rrreeelllaaatttiiivvveeelllyyy lllooowww ttteeemmmpppeeerrraaatttuuurrreeesss

bbbeeecccaaauuussseee ttthhheee iiinnnttteeerrrmmmooollleeecccuuulllaaarrr

fffooorrrccceeesss aaarrreee rrreeelllaaatttiiivvveeelllyyy wwweeeaaakkk...

Cl – Na

+


FFFooorrrccceeesss iiinnn MMMooollleeecccuuulllaaarrr SSSooollliiidddsss

IIIfff ttthhheee mmmooollleeecccuuullleee hhhaaasss aaa dddiiipppooollleee mmmooommmeeennnttt (((sssuuuccchhh aaasss

HHH222OOO))),,, dddiiipppooollleee---dddiiipppooollleee fffooorrrccceeesss hhhooolllddd ttthhheee sssooollliiiddd

tttooogggeeettthhheeerrr...

IIIfff ttthhheee mmmooollleeecccuuullleeesss ooofff ttthhheee sssooollliiiddd aaarrreee nnnooonnn---pppooolllaaarrr (((sssuuuccchhh

aaasss CCCOOO222))),,, ttthhheeennn wwweeeaaakkk LLLooonnndddooonnn dddiiissspppeeerrrsssiiiooonnn fffooorrrccceeesss

hhhooolllddd ttthhheee sssooollliiiddd tttooogggeeettthhheeerrr...

PPPhhhooosssppphhhooorrruuusss,,, PPP444,,, hhhaaasss ssstttrrrooonnnggg cccooovvvaaallleeennnttt bbbooonnndddsss

hhhooollldddiiinnnggg ttthhheee aaatttooommmsss tttooogggeeettthhheeerrr iiinnn ttthhheee mmmooollleeecccuuullleee

(((iiinnntttrrraaa---mmmooollleeecccuuulllaaarrr fffooorrrccceee))),,, bbbuuuttt wwweeeaaakkk LLLooonnndddooonnn

dddiiissspppeeerrrsssiiiooonnn fffooorrrccceeesss bbbeeetttwwweeeeeennn ttthhheee mmmooollleeecccuuullleeesss

(((iiinnnttteeerrrmmmooollleeecccuuulllaaarrr fffooorrrccceee)))... TTThhhiiisss iiisss wwwhhhyyy ttthhheee bbbooonnndddsss

bbbeeetttwwweeeeeennn ttthhheee aaatttooommmsss aaarrreee mmmuuuccchhh lllooonnngggeeerrr ttthhhaaannn ttthhheee

bbbooonnndddsss bbbeeetttwwweeeeeennn ttthhheee aaatttooommmsss wwwiiittthhhiiinnn ttthhheee mmmooollleeecccuuullleee

(((ssshhhooorrrttteeerrr iiisss ssstttrrrooonnngggeeerrr)))...

AAAtttooommmiiiccc SSSooollliiidddsss

TTThhheee ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss ooofff aaatttooommmiiiccc sssooollliiidddsss vvvaaarrryyy gggrrreeeaaatttlllyyy...

TTThhheee sssooollliiidddsss ooofff ttthhheee GGGrrrooouuuppp 888 eeellleeemmmeeennntttsss hhhaaavvveee vvveeerrryyy

lllooowww mmmeeellltttiiinnnggg pppoooiiinnntttsss sssiiinnnccceee ttthhheeeyyy hhhaaavvveee fffiiilllllleeeddd vvvaaallleeennnccceee

ooorrrbbbiiitttaaalllsss...

TTThhheeerrreeefffooorrreee,,, ttthhheeeyyy dddooo nnnooottt fffooorrrmmm cccooovvvaaallleeennnttt bbbooonnndddsss

bbbuuuttt aaarrreee hhheeelllddd tttooogggeeettthhheeerrr bbbyyy wwweeeaaakkk LLLooonnndddooonnn

dddiiissspppeeerrrsssiiiooonnn fffooorrrccceeesss...


DDDiiiaaammmooonnndddsss aaarrreee mmmaaadddeee uuuppp ooofff cccaaarrrbbbooonnn aaatttooommmsss hhheeelllddd

tttooogggeeettthhheeerrr wwwiiittthhh ssstttrrrooonnnggg cccooovvvaaallleeennnttt bbbooonnndddsss...

TTThhhiiisss iiisss wwwhhhyyy dddiiiaaammmooonnndddsss aaarrreee ooonnneee ooofff ttthhheee hhhaaarrrdddeeesssttt

sssuuubbbssstttaaannnccceeesss kkknnnooowwwnnn wwwiiittthhh aaannn eeexxxtttrrreeemmmeeelllyyy hhhiiiggghhh

mmmeeellltttiiinnnggg pppoooiiinnnttt...

TTThhheee bbbooonnndddsss aaarrreee sssooo ssstttrrrooonnnggg,,, ttthhheee cccrrryyyssstttaaalll cccaaannn

gggrrrooowww tttooo bbbeeecccooommmeee aaa gggiiiaaannnttt ‘‘‘mmmooollleeecccuuullleee’’’... AAAtttooommmiiiccc

sssooollliiidddsss ttthhhaaattt cccaaannn fffooorrrmmm gggiiiaaannnttt ‘‘‘mmmooollleeecccuuullleeesss’’’ (((SSSiii,,, BBB)))

aaarrreee cccaaalllllleeeddd NNNEEETTTWWWOOORRRKKK SSSOOOLLLIIIDDDSSS...

MMMeeetttaaalllllliiiccc BBBooonnndddsss

MMMeeetttaaalllsss aaarrreee aaannnooottthhheeerrr tttyyypppeee ooofff aaatttooommmiiiccc sssooollliiiddd

TTThhheeeyyy aaarrreee ddduuuccctttiiillleee (((cccaaannn bbbeee pppuuulllllleeeddd iiinnntttooo wwwiiirrreeesss)))...

TTThhheeeyyy aaarrreee mmmaaalllllleeeaaabbbllleee (((cccaaannn bbbeee hhhaaammmmmmeeerrreeeddd iiinnntttooo

ssshhheeeeeetttsss)))...

TTThhheeeyyy aaarrreee gggooooooddd cccooonnnddduuuccctttooorrrsss ooofff hhheeeaaattt aaannnddd

eeellleeeccctttrrriiiccciiitttyyy...

TTThhheeeyyy aaarrreee ddduuurrraaabbbllleee aaannnddd hhhaaavvveee hhhiiiggghhh mmmeeellltttiiinnnggg

pppoooiiinnntttsss...

MMMeeetttaaalllllliiiccc bbbooonnndddsss aaarrreee ssstttrrrooonnnggg aaannnddd nnnooonnndddiiirrreeeccctttiiiooonnnaaalll...

TTThhhiiisss mmmeeeaaannnsss iiittt iiisss dddiiiffffffiiicccuuulllttt tttooo ssseeepppaaarrraaattteee mmmeeetttaaalll aaatttooommmsss,,,

bbbuuuttt rrreeelllaaatttiiivvveeelllyyy eeeaaasssyyy tttooo sssllliiidddeee ttthhheeemmm pppaaasssttt eeeaaaccchhh ooottthhheeerrr...

AAAllllll ttthhheee vvvaaallleeennnccceee eeellleeeccctttrrrooonnnsss ooofff aaa mmmeeetttaaalll aaarrreee ssshhhaaarrreeeddd bbbyyy

aaallllll ttthhheee mmmeeetttaaalll aaatttooommmsss... WWWeee cccaaannn ttthhhiiinnnkkk ooofff iiittt aaasss aaa “““ssseeeaaa ooofff

eeellleeeccctttrrrooonnnsss”””... TTThhhiiisss eeexxxppplllaaaiiinnnsss ttthhheee ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss ooofff mmmeeetttaaalllsss...


TTThhheee ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss ooofff mmmeeetttaaalllsss cccaaannn bbbeee ccchhhaaannngggeeeddd bbbyyy

mmmaaakkkiiinnnggg aaalllllloooyyysss... AAAlllllloooyyysss aaarrreee sssuuubbbssstttaaannnccceeesss cccooonnntttaaaiiinnniiinnnggg

aaa mmmiiixxxtttuuurrreee ooofff eeellleeemmmeeennntttsss aaannnddd hhhaaasss mmmeeetttaaalllllliiiccc ppprrrooopppeeerrrtttiiieeesss...

SSSuuubbbssstttiiitttuuutttiiiooonnnaaalll AAAlllllloooyyysss ––– sssooommmeee ooofff ttthhheee mmmeeetttaaalll aaatttooommmsss

aaarrreee rrreeeppplllaaaccceeeddd bbbyyy ooottthhheeerrr

mmmeeetttaaalll aaatttooommmsss ooofff sssiiimmmiiilllaaarrr

sssiiizzzeee... FFFooorrr eeexxxaaammmpppllleee,,, iiifff wwweee

rrreeeppplllaaaccceee aaabbbooouuuttt ooonnneee---ttthhhiiirrrddd ooofff

cccoooppppppeeerrr aaatttooommmsss wwwiiittthhh zzziiinnnccc

aaatttooommmsss,,, wwweee mmmaaakkkeee bbbrrraaassssss...

SSSttteeerrrllliiinnnggg sssiiilllvvveeerrr cccooonnntttaaaiiinnnsss 999333%%% sssiiilllvvveeerrr aaannnddd 777%%% cccoooppppppeeerrr...

PPPeeewwwttteeerrr cccooonnntttaaaiiinnnsss 888555%%% tttiiinnn,,, 777%%% cccoooppppppeeerrr,,, 666%%% bbbiiisssmmmuuuttthhh,,,

aaannnddd 222%%% aaannntttiiimmmooonnnyyy...

IIInnnttteeerrrssstttiiitttiiiaaalll AAAlllllloooyyysss ––– sssooommmeee ooofff ttthhheee iiinnnttteeerrrssstttiiiccceeesss (((hhhooollleeesss

bbbeeetttwwweeeeeennn ttthhheee ccclllooossseeelllyyy pppaaaccckkkeeeddd mmmeeetttaaalll

aaatttooommmsss))) aaarrreee oooccccccuuupppiiieeeddd bbbyyy mmmuuuccchhh sssmmmaaalllllleeerrr

aaatttooommmsss... SSSttteeeeeelll cccooonnntttaaaiiinnnsss

cccaaarrrbbbooonnn aaatttooommmsss iiinnn ttthhheee

iiinnnttteeerrrssstttiiiccceeesss ooofff iiirrrooonnn... TTThhheee

ssstttrrrooonnnggg dddiiirrreeeccctttiiiooonnnaaalll cccaaarrrbbbooonnn---

iiirrrooonnn bbbooonnndddsss mmmaaakkkeee sssttteeeeeelll hhhaaarrrdddeeerrr,,, ssstttrrrooonnngggeeerrr,,, aaannnddd llleeessssss

ddduuuccctttiiillleee ttthhhaaannn pppuuurrreee iiirrrooonnn...

Copper

Zinc

Carbon

Iron

Date post:	30-Oct-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	3 times
Download:	0 times

Notes Chapter 9 - gusd.net · Chemistry-2 Notes Chapter 13 Page 2 of 21 WWaatteeerr FFoorrr o...

Documents