т. XVII · МСК
Химия

Фторид водорода (HF) при 19,5°C — жидкость с аномально высокой температурой кипения из-за водородных связей.

Фторид водорода (HF) при 19,5°C — жидкость с аномально высокой температурой кипения из-за водородных
Фторид водорода (HF) — вещество, демонстрирующее классический пример того, как водородные связи кардинально изменяют физические свойства молекул. При температуре 19,5°C HF существует в жидком состоянии, хотя его молярная масса составляет всего 20 г/моль — почти в четыре раза меньше, чем у хлороводорода (HCl). Если бы HF вёл себя «нормально», как его родственники в группе гидридов галогенов, он должен был бы кипеть при температуре около −85°C, подобно HCl, или −67°C, как HBr. Вместо этого температура кипения HF превышает точку замерзания воды — это парадокс, объяснение которому долгое время оставалось загадкой. Причина этой аномалии кроется в водородных связях исключительной силы — от 40 до 60 кДж/моль, что сопоставимо с энергией слабых ковалентных связей. Фтор обладает наибольшей электроотрицательностью среди всех элементов, поэтому атом водорода в молекуле HF приобретает частичный положительный заряд, который сильно притягивает электронную пару неподелённого электрона соседней молекулы. В результате в жидком HF возникают супермолекулярные ассоциаты — цепочки и циклические структуры формулы (HF)ₙ, где n варьируется от 2 до 6 молекул. Эти ассоциаты значительно увеличивают эффективный размер и массу частиц, требуя больше энергии для перехода в газовую фазу. Уникальные свойства HF нашли практическое применение в химии и промышленности.

Часто спрашивают

Правда ли, что фторид водорода (HF) при 19,5°C — жидкость с аномально высокой температурой кипения из-за водородных связей?

Фторид водорода (HF) — вещество, демонстрирующее классический пример того, как водородные связи кардинально изменяют физические свойства молекул. При температуре 19,5°C HF существует в жидком состоянии, хотя его молярная масса составляет всего 20 г/моль — почти в четыре раза меньше, чем у хлороводорода (HCl). Если бы HF вёл себя «нормально», как его родственники в группе гидридов галогенов, он должен был бы кипеть при температуре около −85°C, подобно HCl, или −67°C, как HBr. Вместо этого температура кипения HF превышает точку замерзания воды — это парадокс, объяснение которому долгое время оставалось загадкой. Причина этой аномалии кроется в водородных связях исключительной силы — от 40 до 60 кДж/моль, что сопоставимо с энергией слабых ковалентных связей. Фтор обладает наибольшей электроотрицательностью среди всех элементов, поэтому атом водорода в молекуле HF приобретает частичный положительный заряд, который сильно притягивает электронную пару неподелённого электрона соседней молекулы. В результате в жидком HF возникают супермолекулярные ассоциаты — цепочки и циклические структуры формулы (HF)ₙ, где n варьируется от 2 до 6 молекул. Эти ассоциаты значительно увеличивают эффективный размер и массу частиц, требуя больше энергии для перехода в газовую фазу. Уникальные свойства HF нашли практическое применение в химии и промышленности.

К какой категории относится этот факт?

Этот факт относится к категории «Химия». В этом разделе собраны другие удивительные факты по той же теме.

🎮 Сыграть в «Факт или вымысел?»