Kokpunkt
Hej man skulle ordna dessa ämnen med sjunkande kokpunkt och nedan är svaret men jag förstår inte varför 3 metylpentan har högre kokpunkt än 2 metylpentan och varför 2,3 dimetylbutan har högre kokpunkt än 2,2 dimetylbutan ?
Lite knepig fråga att resonera kring om man endast har tillgång till ämnenas namn och strukturer.
Kokpunkten påverkas av hur starka bindningar som kan uppstå mellan molekylerna när de är i vätska. Ju starkare bindningar som kan skapas (summan av alla bindningar), desto mer energi går åt för att bryta bindningarna - därför blir kokpunkten högre.
Alla ämnen i din fråga kan endast skapa svaga Van der Waalsbindningar, och de har nästan samma massa och volym. Just volymen kan användas för att förklara skillnaden i kokpunkter. Bindningarna skapas från ytan av en molekyl till ytan på en annan, så ju större yta desto mer fler/starkare bindningar kan skapas.
Men samtidigt påverkar utstickande delar hur väl molekylerna kan nå varandra och skapa bindningar. Det är enklare att få två rakare hexanmolekyler att ordna sig med en större kontaktyta, jämfört med de mer grenade kolvätena. Formen av hexan kan liknas med en morot medans 2,2-dimetylbutan har formen av en bukett blommor/broccoli.
Mellan 3-metylpentan och 2-metylpentan skiljer sig inte formen så mycket, men 3-metylpentan är lite mer symmetrisk, och en motivering som kan användas är att "den mer symmetriska molekylen kan packas lättare", vilket stämmer ganska väl med dina ämnens kokpunkter.
Alternativt kan man titta på hur stor yta som ämnena visar upp mot andra ämnen. Detta är inte gymnasienivå, men kanske kan vara av intresse för förståelsen. För att interaktionen skall kunna ske, behöver ju så mycket som möjligt av molekylen "visas upp" mot andra molekyler, så att chansen för att flera molekylerna binder till varandra blir så stor som möjligt, med resultatet att bindningen då kan bli så stark som möjligt.
Och om man tittar på hur stor area som ämnena visar upp mot omgivningen (d.v.s. de andra molekylerna i vätskan) så finns det en klar trend:
Hexan: 340 Å2
3-metylpentan: 315 Å2
2-metylpentan: 304 Å2
2,3-dimetylpentan: 291 Å2
2,2-dimetylpentan: 285 Å2
I princip ju större yta som molekylen visar upp mot sin omgivning, desto mer yta finns det att skapa bindningar med, och desto högre blir kokpunkten.
Det fungerar även med resonemanget att mer symmetriska ämnen skapar mindre interaktioner med andra - fast då används argumentet att de "kan inte komma så nära varandra". Närheten stämmer när två molekyler jämförs, men i rena ämnen som i din fråga, kommer så gott som alla molekyler att vara helt omringade av andra likadana molekyler - så det finns hela tiden massvis med andra molekyler att binda till. Resultatet blir det samma, att en mindre yta finns att skapa bindningar med för de mer grenade/mindre symmetriska ämnena, vilket leder till att summan av bindningarna blir lägre och även kokpunkten.
