Les points d'ébullition font partie d'une série de caractéristiques physiques répertoriées pour les éléments et les composés dans des tableaux qui peuvent sembler interminables. Si vous regardez de plus près, vous pouvez voir comment la structure chimique et la façon dont les composés interagissent influencent les propriétés que vous observez. Les alcools et les alcanes sont des classes de composés organiques, qui sont des composés contenant du carbone. Leurs groupes fonctionnels, ou les parties de la structure chimique qui sont utilisées pour les classer, sont responsables de leurs points d'ébullition.
L'impact de la masse molaire sur le point d'ébullition
Lorsque l'on compare les points d'ébullition de deux composés, un facteur important à prendre en compte est la masse molaire. La masse molaire est une mesure du nombre de protons et de neutrons dans une molécule, ou la taille d'une molécule. Des masses molaires plus élevées ont tendance à conduire à des points d'ébullition plus élevés. Les forces intermoléculaires maintiennent les molécules d'un liquide ensemble, et les molécules plus grosses ont des forces intermoléculaires plus importantes. Pour cette raison, il est important de comparer des molécules de masse molaire similaire pour examiner comment la structure influence le point d'ébullition.
Structure des alcools et des alcanes
Les alcools sont définis par un groupe hydroxyle (un hydrogène lié à un oxygène). L'oxygène est lié à un carbone, une chaîne de carbones ou une structure organique plus complexe. Un exemple d'alcool est l'éthanol qui est ajouté au carburant de votre voiture. Les alcanes sont les composés organiques les plus simples, ne contenant que du carbone et de l'hydrogène. Le groupe fonctionnel des alcanes est simplement un carbone auquel sont attachés trois hydrogènes. Ce groupe fonctionnel peut être attaché à un hydrogène, un autre carbone ou une chaîne de carbones. Un exemple d'alcane est le pentane, une chaîne à cinq carbones avec dix hydrogènes liés à elle.
Types de liaisons intermoléculaires
Il existe des liaisons qui maintiennent les atomes d'une molécule ensemble, puis des liaisons intermoléculaires, qui sont les forces d'attraction entre les molécules. Les différentes liaisons intermoléculaires de la plus forte à la plus faible sont: les liaisons ioniques, les liaisons hydrogène, les liaisons dipôle-dipôle et les forces de Van der Waals. Les opposés s'attirent au niveau moléculaire et les électrons chargés négativement sont attirés par les protons positifs d'autres molécules. Les liaisons ioniques sont l'attraction entre un atome qui manque un électron et un atome qui a un électron supplémentaire. Les autres liaisons sont des attractions qui résultent du fait que les électrons passent temporairement plus de temps d'un côté d'un molécule, créant des pôles négatifs et positifs, qui s'attirent vers des pôles de charges opposées sur d'autres molécules.
Comment les liaisons intermoléculaires impactent les points d'ébullition
Les points d'ébullition sont les températures auxquelles les liquides se transforment en gaz. La température représente l'énergie nécessaire pour vaincre les forces intermoléculaires et permettre aux molécules de s'éloigner les unes des autres. Le groupe hydroxyle dans les alcools forme des liaisons hydrogène, une force intermoléculaire puissante qui demande beaucoup d'énergie à surmonter. Les liaisons entre les alcanes sont des forces de Van der Waals, la force intermoléculaire la plus faible, il ne faut donc pas autant d'énergie pour atteindre le point d'ébullition des alcanes.