1. General Chemistry M. R. Naimi-Jamal Faculty of Chemistry Iran University of Science & Technology

2. فصل یازدهم: مايعات و جامدات

3. Intermolecular Forces and Some Properties of Liquids Cohesive Forces –Intermolecular forces between like molecules. Adhesive Forces –Intermolecular forces between unlike molecules. Surface Tension –Energy or work required to increase the surface area of a liquid. Viscosity –A liquids resistance to flow

4. Van der Waals Forces Instantaneous dipoles. –Electrons move in an orbital to cause a polarization. Induced dipoles. –Electrons move in response to an outside force. Dispersion or London forces. –Instantaneous “dipole – induced dipole” attraction. –Related to polarizability.

5. Dipole Dipole Interactions

6. Polar Covalent Bonds: Dipole Moments Dipole moment - Net molecular polarity, due to difference in summed charges  - magnitude of charge Q at end of molecular dipole times distance r between charges  = Q  r, in debyes (D) 1 D = 3.34  10  30 coulomb meter

7. Dipole Moments in Water and Ammonia Large dipole moments –Electronegativities of O and N > H –Both O and N have lone-pair electrons oriented away from all nuclei

8. Question Compare the dipole moment of NH 3 with NF 3, which one is more polar?

9. Absence of Dipole Moments In symmetrical molecules, the dipole moments of each bond has one in the opposite direction The effects of the local dipoles cancel each other

10. Phenomenon of Induction

11. Dispersion or London forces Instantaneous “dipole – induced dipole” attraction, related to polarizability.

13. Hydrogen Bonding

14. Hydrogen Bonding in HF(g)

15. Hydrogen Bonding in Water around a molecule in the solid in the liquid

16. Other examples of H-Bonds

17. Liquids Viscosity Surface Tension Evaporation

18. Viscosity ناروانی ناروانی مقاومتی است كه هر مايع در برابر جاری شدن از خود نشان می دهد. برای تعيين آن مدت زمان لازم برای عبور مايع از داخل يك لوله نازك در فشار معين را اندازه می گيرند.

19. Surface Tension Energy or work required to increase the surface area of a liquid.

20. Surface Tension

21. Vaporization of Liquids: Vapor Pressure

22. Vapor Pressure

23. Boiling Point جوشيدن يعنی تبخير همه مولكولها حتی مولكولهای ته ظرف و تشكيل حباب و در نهايت غل زدن مايع. نقطه جوش دمايی است كه در آن فشار بخار مايع به فشار جو مي رسد. پس نقطه جوش با فشار تغيير می كند. فشار نقطه جوش نرمال در فشار يك اتمسفر است.

24. Enthalpy of Vaporization ΔH vap = H vapor – H liquid = - ΔH condensation گرمای تبخير مولی مقدار گرمایی است كه برای تبخير يك مول ماده در دمای معين لازم است. گرمای تبخير مولی با گرمای ميعان مولی مساوی ولی قرينه اند.

25. Vapor Pressure and Boiling Point (e) (d) (c) (b) (a) Ln P = -A ( ) + B 1 T A = ΔH vap R

26. Clausius-Clapeyron Equation Ln P = -A ( ) + B 1 T Ln = - ( - ) P2P2 P1P1 1 T1T1 1 T2T2 ΔH vap R Log = ( - ) P2P2 P1P1 1 T2T2 1 T1T1 ΔH vap 2.303R گرماي تبخير با افزايش دما كاهش می يابد تا در دمای بحرانی به صفر می رسد. در يك محدوده دمایی كوچك گرمای تبخير ثابت می ماند. در اين صورت رابطه زير برقرار است.

27. انتروپی مولی تبخير قاعده تروتون (1884) تروتون انتروپی مولی تبخير براي هر مايع انتروپی مولی تبخير با افزايش دما كاهش می يابد يعنی اختلاف بی نظمی مايع و بخاركم می شود. در دمای بحرانی اين مقدار صفر می شود.

28. انجماد –با سرد شدن مايع حركت مولكولهاي آن كند شده و سرانجام در دماي معيني انرژي جنبشي مولكولها به حدي كم مي شود كه نيروهاي بين مولكولي مي توانند ذرات را در نقاطي ثابت نگه دارند و انجماد آغاز مي شود. –انجماد يك پديده گرمازا است و براي ثابت نگه داشتن دماي مايع در حال انجماد بايد از آن گرما گرفت. –دمايي كه در آن مايع و جامد در فشار كل يك اتمسفر با هم در حال تعادل اند، دماي انجماد نرمال است –مقدار گرمايي كه در نقطه انجماد بايد از مايعي گرفته شود تا يك مول آن منجمد گردد گرماي مولي تبلور ناميده مي شود.

29. جامد مايع زير انجماد نوعي جامد است كه جامد نيست!! يا نوعي مايع است كه به دماي سردتر از انجماد خود مي رسد ولي بي نظمي هاي خاص مايع را از دست نمي دهد. مثال : مواد شيشه اي, قير و برخي پلاستيكها خواص : نقطه ذوب و انجماد نامعين نقطه ذوب نرمال دمايي است كه در آن تحت فشار يك اتمسفر بين مايع و جامد تعادل برقرار مي شود. گرماي مولي ذوب گرمايي است كه براي ذوب يك مول ماده بايد به آن داده شود. گرماي مولي ذوب با گرماي مولي انجماد مساوي ولي قرينه اند.

30. انتروپي ذوب Cal/mol.K گرماي ذوب kCal/mol نقطه ذوب نرمال C ماده 26/544/10 آب 44/835/25/5بنزن 10/710/12/12-الكل 40/260/09/22-كربن تتراكلريد 50/1020/25/63-كلروفرم 52/65/11/11-كربن دي سولفيد انتروپي ذوب انتروپي ذوب از انتروپي تبخير كمتر است.

31. Some Properties of Solids Freezing PointMelting Point ΔH fus (H 2 O) = + 6.01 kJ/mol

32. Sublimation ΔH sub = ΔH fus + ΔH vap = -ΔH deposition تصعید مولكولهاي پر انرژي در سطح بلور مي توانند بر نيروهاي جاذبه بين مولكولي غلبه كرده به فاز بخار بگريزند. وقتي بين دوفاز جامد وبخار تعادل برقرار شد فشار بخار جامد، فشار مولكولهاي بخار در حال تعادل است.

33. Phase Changes

34. Sublimation: solid  gas. Vaporization: liquid  gas. Melting or fusion: solid  liquid. Deposition: gas  solid. Condensation: gas  liquid. Freezing:liquid  solid.

35. Phase Changes

36. H2OH2O

37. Water

38. Energy Changes Accompanying Phase Changes –Sublimation:  H sub > 0 (endothermic) –Vaporization:  H vap > 0 (endothermic) –Melting or Fusion:  H fus > 0 (endothermic) –Deposition:  H dep < 0 (exothermic) –Condensation:  H con < 0 (exothermic) –Freezing:  H fre < 0 (exothermic) Phase Changes

39. Heating Curve Illustrated

40. Phase changes

41. Phase Diagrams of Iodine Iodine (I 2 )

42. Critical Temperature and Pressure Gases liquefied by increasing pressure at some temperature. Critical temperature (Tc): The temperature, above it liquefaction of a gas using pressure is not more possible. Critical pressure: the minimum pressure required for liquefaction at Tc. Phase Changes

43. Critical Temperature, T c

44. Supercritical Fluids

45. The Critical Point

46. Critical Temperatures and Pressures

47. Phase Diagrams Carbon dioxide

48. Transition to Supercritical CO 2

49. Supercritical CO 2 Used to Decaffeinate Coffee

50. Crystal Structures

52. Unit Cells in the Cubic Crystal System bcc fcc

53. Hexagonal Close Packed (hcp)

54. Coordination Number

55. Counting Cell Occupancy

56. X-Ray Diffraction

57. Bragg’s equation: nλ = 2d sin θ

58. Cesium Chloride BCC

59. Atomic Radii from Crystal Structures

60. Sodium Chloride

61. Holes in Crystals

63. Unit Cell in Ionic Solids

64. Energy Changes in the Formation of Ionic Crystals

65. Chapter 11Questions 9, 14, 16, 20, 23, 28, 33, 34, 44, 46, 53, 58, 64, 70, 74