Intentaba comparar los puntos de ebullición del iso-hexano y el 3-metilpentano.
Los puntos de ebullición de los compuestos orgánicos dependen de tres factores según Master Química Orgánica - 3 Tendencias que afectan a los puntos de ebullición . Lo son:
La fuerza relativa de las cuatro fuerzas intermoleculares es: Enlace iónico > Enlace de hidrógeno > Dipolo dipolo > Fuerzas de dispersión van der Waals. La influencia de cada una de estas fuerzas de atracción dependerá de los grupos funcionales presentes.
Los puntos de ebullición aumentan a medida que aumenta el número de carbonos.
La ramificación disminuye el punto de ebullición.
El número de carbonos es el mismo tanto en el 2-metilpentano como en el 3-metilpentano, por lo que esa tendencia no supone ninguna diferencia. Puesto que no hay grupos funcionales presentes, la única fuerza que actúa entre dos moléculas serían las fuerzas de dispersión de van der Waals y esto depende de la superficie de la molécula.
El 3-metilpentano es más simétrico que el 2-metilpentano, por lo que formaría una estructura más esférica que el iso-hexano. Para un volumen fijo, la superficie disminuye cuanto más esférica es la forma. Debido a esto, la molécula más simétrica (3-metilpentano) debería mostrar un punto de ebullición más bajo.
Sin embargo, el punto de ebullición del 3-metilpentano es $\pu{63 ^\circ C}$ mientras que para el isohexano es $\pu{60 ^\circ C}$ lo que contradice la afirmación anterior, según la cual el iso-hexano debería haber tenido el mayor punto de ebullición.
Pensando que había un fallo en mis suposiciones, comparé los puntos de ebullición del 3-metilheptano y del 4-metilheptano.
Esto mostró la misma tendencia que mi declaración proporcionada. El 3-metilheptano tiene un punto de ebullición de $\pu{120 ^\circ C}$ y el 4-metilheptano tiene un punto de ebullición de $\pu{117 ^\circ C}$ .
Yendo más allá, comparando el 4-metilnonano( $\pu{165.7 ^\circ C}$ ) y 5-metilnonano( $\pu{165.1 ^\circ C}$ ), vemos que la diferencia entre los puntos de ebullición disminuyó a $\pu{0.6 ^\circ C}$ de $\pu{3 ^\circ C}$ pero aún así se puede predecir utilizando la afirmación anterior.
Actualización
En relación con J. Am. Chem. Soc. 1929, 51 (5), 1540-1550 , los valores del punto de ebullición y de la densidad medidos para los isómeros (tomando únicamente los isómeros de cadena recta y los isómeros ramificados simples) fueron los siguientes para:
- Hexanos
\begin{array}{|c|c|} \hline \text{IUPAC Name} &\text{Boiling point }(\pu{^\circ C})& \text{Density}(\pu{g ml-1)} \\ \hline n\text{-Hexane} & \pu{68.95} & 0.6595\\ \text{2-Methylpentane} & \pu{60.2}&0.6542 \\ \text{3-Methylpentane} & \pu{63.2} &0.6647 \\ \hline \end{array}
- Heptanos
\begin{array}{|c|c|} \hline \text{IUPAC Name} &\text{Boiling point }(\pu{^\circ C})& \text{Density}(\pu{g ml-1)} \\ \hline n\text{-Heptane} & \pu{98.4} & 0.6836 \\ \text{2-Methylhexane} & \pu{90.0} & 0.6789 \\ \text{3-Methylhexane} & \pu{91.8} & 0.6870 \\ \hline \end{array}
- Octanes
\begin{array}{|c|c|} \hline \text{IUPAC Name} &\text{Boiling point }( \pu{^\circ C}) & \text{Density}(\pu{g ml-1)}\\ \hline n\text{-Octane} & \pu{124.6} & 0.702 \\ \text{2-Methylheptane} & \pu{116.0} & 0.6985 \\ \text{3-Methylheptane} & \pu{122.2} & 0.707 \\ \text{4-Methylheptane} & \pu{118.0} & 0.722 \\ \hline \end{array}
- Decanes
\begin{array}{|c|c|} \hline \text{IUPAC Name} &\text{Boiling point }( \pu{^\circ C}) & \text{Density}(\pu{g ml-1)}\\ \hline n\text{-Decane} & \pu{174.0} & 0.730 \\ \text{2-Methylnonane} & \pu{160.0} & 0.724 \\ \text{3-Methylnonane} & \pu{166.9} & 0.735\\ \text{5-Methylnonane} & \pu{166.2} &0.732 \\ \hline \end{array}
En todos estos casos, parece que el isómero 2-metilo (el isómero "iso") tiene el punto de ebullición más bajo.
Por lo tanto, parece que la respuesta a la pregunta sobre la comparación del punto de ebullición del 2-metilpentano y el 3-metilpentano se encuentra en la razón de por qué un alcano "iso" tiene el punto de ebullición más bajo para un alcano de n carbonos.
¿Existe alguna razón para que el isómero "iso-" tenga el punto de ebullición más bajo de los isómeros de metilo ramificados simples?
¿Por qué es anómala la comparación de los puntos de ebullición del 3-metilpentano y del 2-metilpentano? (Se respondería ya que el 2-metilpentano es el isómero "iso-" del hexano).
