General Chemistry

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. 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

9. Phenomenon of Induction

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

12. Hydrogen Bonding

13. Hydrogen Bonding in HF(g)

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

15. Other examples of H-Bonds

16. Liquids • Viscosity • Surface Tension • Evaporation

17. Viscosityناروانی • 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.

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

19. Surface Tension

20. Vaporization of Liquids:Vapor Pressure

21. Vapor Pressure

22. 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. نقطه جوش نرمال در فشار يك اتمسفر است .

23. 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 گرمازااست 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.

24. 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 نرمالدمايي است كه در آن تحت فشار يك اتمسفر بين مايع و جامد تعادل برقرار مي شود. • گرماي مولي ذوبگرمايي است كه براي ذوب يك مول ماده بايد به آن داده شود. گرماي مولي ذوب با گرماي مولي انجماد مساوي ولي قرينه اند.

25. Melting Point Some Properties of Solids Freezing Point ΔHfus(H2O) = + 6.01 kJ/mol

26. Sublimation 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. ΔHsub = ΔHfus + ΔHvap = -ΔHdeposition

27. Phase Changes

28. Phase Changes • Sublimation: solid  gas. • Vaporization: liquid  gas. • Melting or fusion: solid  liquid. • Deposition: gas  solid. • Condensation: gas  liquid. • Freezing:liquid  solid.

29. Phase Changes

30. H2O

31. Water

32. Phase Changes • Energy Changes Accompanying Phase Changes • Sublimation: Hsub > 0 (endothermic) • Vaporization: Hvap > 0 (endothermic) • Melting or Fusion: Hfus > 0 (endothermic) • Deposition: Hdep < 0 (exothermic) • Condensation: Hcon < 0 (exothermic) • Freezing: Hfre < 0 (exothermic)

33. Heating Curve Illustrated

34. Phase changes

35. Phase Diagrams of Iodine Iodine(I2)

36. Phase Changes • 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.

37. Critical Temperature, Tc

38. Supercritical Fluids

39. The Critical Point

40. Critical Temperatures and Pressures

41. Phase Diagrams Carbon dioxide

42. Transition to Supercritical CO2

43. Supercritical CO2 Used to Decaffeinate Coffee

44. Crystal Structures

46. Unit Cells in the Cubic Crystal System bcc fcc