Може би сте забелязали, че различните вещества имат силно вариращи точки на кипене. Етанолът например кипи при по-ниска температура от водата. Пропанът е въглеводород и газ, докато бензинът, смес от въглеводороди, е течност при същата температура. Можете да рационализирате или обясните тези различия, като помислите за структурата на всяка молекула. По време на процеса ще получите нови прозрения в ежедневната химия.
Помислете какво държи заедно молекулите в твърдо вещество или течност. Всички те имат енергия - в твърдо вещество те вибрират или трептят, а в течност се движат един около друг. И така, защо те просто не се разлепят като молекулите в газ? Не само защото изпитват натиск от околния въздух. Ясно е, че междумолекулните сили ги държат заедно.
Не забравяйте, че когато молекулите в течност се освободят от силите, които ги държат заедно и избягат, те образуват газ. Но също така знаете, че преодоляването на тези междумолекулни сили изисква енергия. Следователно, колкото повече молекули на кинетична енергия в тази течност имат - толкова по-висока е температурата, с други думи - толкова повече от тях могат да избягат и по-бързо течността ще се изпари.
Докато продължавате да повишавате температурата, в крайна сметка ще достигнете точка, в която мехурчета от пара започват да се образуват под повърхността на течността; с други думи започва да кипи. Колкото по-силни са междумолекулните сили в течността, толкова повече топлина отнема и по-висока точка на кипене.
Не забравяйте, че всички молекули изпитват слабо междумолекулно привличане, наречено лондонска дисперсионна сила. По-големите молекули изпитват по-силни дисперсионни сили в Лондон, а пръчковидните молекули изпитват по-силни дисперсионни сили в Лондон от сферичните молекули. Пропанът (C3H8), например, е газ със стайна температура, докато хексанът (C6H14) е течност - и двете са направен от въглерод и водород, но хексанът е по-голяма молекула и изпитва по-силна дисперсия в Лондон сили.
Не забравяйте, че някои молекули са полярни, което означава, че имат частичен отрицателен заряд в една област и частичен положителен заряд в друга. Тези молекули са слабо привличани една към друга и този вид привличане е малко по-силно от дисперсионната сила в Лондон. Ако всичко останало остане равно, по-полярна молекула ще има по-висока точка на кипене от по-неполярна. o-дихлоробензенът, например, е полярен, докато p-дихлоробензенът, който има еднакъв брой хлорни, въглеродни и водородни атоми, е неполярен. Следователно, о-дихлоробензенът има точка на кипене от 180 градуса по Целзий, докато p-дихлоробензенът кипи при 174 градуса по Целзий.
Не забравяйте, че молекулите, в които водородът е прикрепен към азот, флуор или кислород, могат да образуват взаимодействия, наречени водородни връзки. Водородните връзки са много по-силни от дисперсионните сили в Лондон или привличането между полярните молекули; където те присъстват, те доминират и повишават температурата на кипене значително.
Вземете например вода. Водата е много малка молекула, така че нейните сили в Лондон са слаби. Тъй като всяка водна молекула може да образува две водородни връзки, обаче, водата има относително висока точка на кипене от 100 градуса по Целзий. Етанолът е по-голяма молекула от водата и изпитва по-силни дисперсионни сили в Лондон; тъй като има само един водороден атом на разположение за водородно свързване, обаче, той образува по-малко водородни връзки. По-големите сили в Лондон не са достатъчни, за да компенсират разликата и етанолът има по-ниска точка на кипене от водата.
Спомнете си, че йонът има положителен или отрицателен заряд, така че е привлечен към йони с противоположен заряд. Привличането между два йона с противоположни заряди е много силно - всъщност много по-силно от водородното свързване. Именно тези йон-йонни атракции държат кристалите на сол заедно. Вероятно никога не сте опитвали да кипвате солена вода, което е хубаво, защото солта кипи при над 1400 градуса по Целзий.
Класирайте междуонните и междумолекулните сили по сила на сила, както следва:
IIon-йон (привличане между йони) Водородна връзка Йон-дипол (йон, привлечен към полярната молекула) Дипол-дипол (две полярни молекули, привлечени една към друга) Лондонска дисперсионна сила
Имайте предвид, че силата на силите между молекулите в течност или твърдо вещество е сумата от различните взаимодействия, които изпитват.
