Welche Flüssigkeiten sieden bei einer niedrigeren Gastemperatur als Wasser?

Siedepunkte von Stoffen variieren je nach ihrer Struktur auf molekularer Ebene. Wir alle kennen den Siedepunkt von Wasser bei Standarddruck – 100 Grad Celsius oder 212 Grad Fahrenheit. Viele der Stoffe, die Sie als Gase bezeichnen, sind jedoch nur Gase, weil ihre Siedepunkte weit unter der Raumtemperatur liegen. Sogar einige Stoffe, die bei Raumtemperatur flüssig sind, wie Ethanol, haben einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser.

Stickstoff (N2), Kohlendioxid, Sauerstoff (O2), Helium, Chlor (Cl2) und Wasserstoff sind bekannte Beispiele für Stoffe, die bei viel niedrigeren Temperaturen als Wasser sieden. Flüssiges Helium hat den niedrigsten Siedepunkt von allen – etwa -452 Grad Fahrenheit, nur 4,2 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt. Obwohl diese Substanzen als Gase bezeichnet werden, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass keine Substanz außer bei einer bestimmten Temperatur als "Gas" oder "Flüssigkeit" definiert werden kann. Flüssig, fest und gasförmig sind nur unterschiedliche Aggregatzustände, und ein Stoff kann je nach Temperatur und Druck jeden dieser drei Zustände annehmen.

Wasser hat ein Dipolmoment, was bedeutet, dass es polar ist, weil Sauerstoff eine schwache negative Teilladung und Wasserstoff eine schwache positive Teilladung aufweist. Kohlenwasserstoffverbindungen, wie sie im Benzin vorkommen, sind jedoch unpolar. Wechselwirkungen, die als London-Dispersionskräfte bezeichnet werden, halten unpolare Moleküle in der festen oder flüssigen Phase zusammen; diese Londoner Kräfte werden mit zunehmender Größe der Moleküle stärker. Folglich sieden viele kleinere unpolare Moleküle wie die Bestandteile von Benzin bei einer niedrigeren Temperatur als Wasser, da die intermolekularen Wechselwirkungen schwächer sind.

Alkohole sind wie Wassermoleküle polar und können auch eine spezielle Art von Bindung eingehen, die als Wasserstoffbrücke bezeichnet wird. Wassermoleküle können jedoch zwei Wasserstoffbrücken bilden, während ein Alkohol nur eine bilden kann. Alkohole haben tendenziell einen höheren Siedepunkt als Kohlenwasserstoffe gleicher Größe, aber einen niedrigeren Siedepunkt als Wasser. So stellen Sie Likör wie Whisky her: durch Destillation, um den Ethanolgehalt zu erhöhen.

Viele andere Moleküle haben niedrigere Siedepunkte als Wasser. Ein bemerkenswertes Beispiel ist eine Klasse von Molekülen namens Ether, bei denen ein Sauerstoff an zwei Kohlenstoffe gebunden ist; sie sind leicht polar, aber nicht so polar wie Wasser oder Alkohole und können keine Wasserstoffbrückenbindungen bilden, daher haben sie typischerweise niedrigere Siedepunkte. Ein weiteres Beispiel ist Ammoniak, das typischerweise in Wasser gelöst verkauft wird. Es siedet unter 0 Grad Celsius und liegt bei Raumtemperatur als Gas vor, wenn auch leicht löslich.