Které kapaliny se vaří při nižší teplotě plynu než ve vodě?

Body varu látek se liší v závislosti na jejich struktuře na molekulární úrovni. Všichni dobře známe bod varu vody při standardním tlaku - 100 stupňů Celsia nebo 212 stupňů Fahrenheita. Mnoho látek, které považujete za plyny, jsou však pouze plyny, protože jejich teploty varu jsou hluboko pod pokojovou teplotou. Dokonce i některé látky, které jsou při pokojové teplotě kapalné, například ethanol, mají nižší teploty varu než voda.

Dusík (N2), oxid uhličitý, kyslík (O2), helium, chlor (Cl2) a vodík jsou všechny známé příklady látek, které vaří při mnohem nižších teplotách než voda. Tekuté hélium má nejnižší bod varu ze všech - asi -452 stupňů Fahrenheita, pouze 4,2 stupně Celsia nad absolutní nulou. Přestože se těmto látkám říká plyny, je důležité si uvědomit, že žádnou látku nelze definovat jako „plyn“ nebo „kapalinu“, s výjimkou určité teploty. Kapalina, pevná látka a plyn jsou jen různé stavy hmoty a látka může obývat kterýkoli z těchto tří stavů v závislosti na teplotě a tlaku.

Voda má dipólový moment, což znamená, že je polární, protože na kyslíku je slabý částečný záporný náboj a na vodíky slabý částečný kladný náboj. Uhlovodíkové sloučeniny podobné těm, které se nacházejí v benzínu, jsou však nepolární. Interakce zvané London disperzní síly drží nepolární molekuly pohromadě v pevné nebo kapalné fázi; tyto londýnské síly sílí, jak se zvětšuje velikost molekul. V důsledku toho mnoho menších nepolárních molekul, jako jsou složky benzínu, vaří při nižší teplotě než voda, protože intermolekulární interakce jsou slabší.

Stejně jako molekuly vody jsou i alkoholy polární a mohou také tvořit speciální druh vazby, který se nazývá vodíková vazba. Molekuly vody však mohou tvořit dvě vodíkové vazby, zatímco alkohol může tvořit pouze jednu. Alkoholy mají tendenci mít vyšší teplotu varu než uhlovodíky stejné velikosti, ale nižší teplotu varu než voda. Takto připravíte alkohol jako whisky: destilací zvýšíte obsah etanolu.

Mnoho dalších molekul má nižší teploty varu než voda. Jedním pozoruhodným příkladem je třída molekul nazývaná ethery, které mají kyslík navázaný na dva uhlíky; jsou mírně polární, ale ne tak polární jako voda nebo alkoholy a nemohou vytvářet vodíkové vazby, proto mají obvykle nižší teploty varu. Dalším příkladem je amoniak, který se obvykle prodává rozpuštěný ve vodě. Vaří pod 0 stupňů Celsia a při pokojové teplotě se vyskytuje jako plyn, i když se snadno rozpouští.