Varför är kokpunkten högre för vatten än för ammoniak?
Spontant tänker jag att det är för att vatten kan ingå i fler vätebindingar.
Men så börjar tankarna snurra.. och jag blir förvirrad.
Vattenmolekylen har två väten bundna till syre (med fritt elektronpar). I en video jag tittade på sas det att vatten kan binda till två andra vattenmolekylers fria elektronpar med vätebindingar, men de kan också ta emot väte från två andra vattenmolekyler. Alltså ingå i fyra olika vätebindningar.
Har jag förstått rätt här?
Så. Ammoniak då?
Den har tre väten bundna till kväve med ett fritt elektronpar.
Den borde då kunna binda till tre andra ammoniak-molekyler och ta emot väte från en annan ammoniakmolekyl. Alltså borde den också kunna ingå i fyra olika vätebindningar, enligt mig. Men så kollar jag på Niclas Dahrens pdf-genomgång som säger "Varje ammoniakmolekyl kan i genomsnitt enbart bilda 1 egen vätebindning och totalt ingå i 2 stvilket ger ammoniak en betydligt lägre kokpunkt jämfört med vatten"
Och där tappades jag under en buss eller något... nu förstår jag inte helt plötsligt.
Hoppas få klarhet i detta.
En vattenmolekyl har två fria elektronpar, inte ett. Så vatten skulle kunna göra fyra starka vätebindningar, jämfört med ammoniaks relativt svaga, fyra möjliga vätebindndningar. I praktiken gör nog geometrin för ammoniak dock att en ammoniakmolekyl sällan gör alla möjliga vätebidningar. Jag vet inte exakt hur de packas men jag kan inte föreställa mig hur de skulle kunna sitta ihop i kluster om fem.
Att de blir svagare förstår jag (det kan väl avläsas genom delta elektronegativitetsvärden?) och då blir de lättare att bryta och därmed är kokpunkten lägre.
Men det jag hakade upp mig på är mest antalet bindningar.
Om man får frågan på ett prov: "hur många vätebindningar kan ammoniak ingå i". Varför skulle jag då inte svara fyra?
Vatten är speciellt eftersom varje molekyl kan donera två och acceptera två vätebindningar, dvs det går jämt ut och vätebindningen blir maximal. I ammoniak kan varje molekyl acceptera en men donera tre vätebindningar, alltså finns en brist på acceptorer vilket försvagar vätebindningen.
Kollar man på din bild så har du ritat att molekylen i mitten binder till fyra andra. Mittenmolekylen kan acceptera en och donera tre bindningar. De fyra omgivande molekylerna kan acceptera en men donera elva bindningar. Om man ritar ytterligare molekyler som binder till dessa skulle de tillsammans kunna acceptera en men donera 35 väten. Då ser du ganska snabbt att det blir alldeles för många donatorer i förhållande till acceptorer och många "lösa ändar".