Permítanme comenzar con algunas notas generales sobre las transiciones de fase. El punto de fusión y el punto de ebullición están determinados por la cohesión entre las partículas que forman una sustancia. Las fuerzas intermoleculares son más débiles que las entre iones en un cristal, por ejemplo. Para que una sustancia se derrita, sus partículas deben separarse más lejos de sus posiciones de equilibrio en la red. Por ejemplo, en el hielo, las moléculas de agua están fuertemente unidas entre sí por enlaces de hidrógeno en una estructura cristalina apretada. Cuando se eleva la temperatura, las vibraciones moleculares se vuelven más notables y cuando la energía es lo suficientemente grande, los enlaces de hidrógeno se rompen. Las interacciones de Van der Waals son más débiles que ellas y se ven afectadas aún más, por lo que la traducción a través del espacio y la rotación se vuelven más probables. Esto permite que las moléculas se extiendan, lo que hace que se observen las propiedades macroscópicas de los líquidos, como la forma indefinida.
Aunque en el agua líquida, las moléculas se extienden a distancias más grandes que en estado sólido, las interacciones todavía están presentes. Las interacciones dipolo orientan las moléculas dentro del volumen entre sí, se forman grupos temporales de varias moléculas retenidas por enlaces de hidrógeno. Con el aumento de las temperaturas cada vez más, llega un punto donde la interacción intermolecular se vuelve aún menos pronunciada.
Las moléculas de la superficie de un líquido están en equilibrio con las moléculas (de la misma sustancia) en fase gaseosa. Cuando la presión parcial de la fase gaseosa se vuelve igual a la presión atmosférica, las moléculas de todo el volumen del líquido entran en fase gaseosa debido a la entropía. En un gas, las moléculas se propagan muy lejos unas de otras, por lo que las interacciones son mucho más débiles que las de la fase líquida.
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Entonces, cuanto más fuertes son las fuerzas intermoleculares, más difícil es que las moléculas u otras partículas se separen. Las moléculas de oxígeno no son polares, mientras que las moléculas de agua tienen un momento dipolar alto. Las moléculas de oxígeno no pueden formar enlaces de hidrógeno o experimentar fuerzas de orientación dipolar, que son los tipos más fuertes de interacciones intermoleculares. Es por eso que el oxígeno no necesita demasiada energía para que las moléculas abandonen el estado líquido y se conviertan en gas. Ocurre a -183 ° C. Para el agua, lo mismo ocurre a una temperatura casi 300 ° C más alta.
Supongo que ya puedes responder tu pregunta tú mismo. El nitrógeno forma una molécula no polar diatómica, por lo que las interacciones son más débiles y los puntos de fusión y ebullición son muy bajos. El fósforo forma varios alótropos sólidos, ya que puede formar cadenas relativamente estables de átomos de fósforo. Los bonos PP son bastante fuertes. El fósforo blanco está hecho de moléculas [matemáticas] P_4 [/ matemáticas] y varios otros tipos, incluido el fósforo rojo, son de naturaleza polimérica. Prácticamente no se puede evaporar un polímero, se descompondría por la alta temperatura. Más abajo en el grupo, el arsénico es un metaloide. Forma moléculas similares [matemáticas] As_4 [/ matemáticas] o estructuras cristalinas metálicas. En una red cristalina metálica, los electrones de valencia de todos los átomos presentes se deslocalizan sobre todo el cristal, por lo que es extremadamente difícil hacer que los átomos lo abandonen. Cuando los electrones están deslocalizados, la estructura es más estable. Cuando el radio atómico crece, los electrones de valencia se mantienen con menos fuerza que en los átomos pequeños, por eso es más fácil para los electrones “abandonar” sus átomos y ocupar todo el cristal. Esto es lo que se conoce como un aumento en las propiedades metálicas en el grupo.
