आपने देखा होगा कि विभिन्न पदार्थों के क्वथनांक अलग-अलग होते हैं। उदाहरण के लिए, इथेनॉल पानी से कम तापमान पर उबलता है। प्रोपेन एक हाइड्रोकार्बन और एक गैस है, जबकि गैसोलीन, हाइड्रोकार्बन का मिश्रण, एक ही तापमान पर एक तरल है। आप प्रत्येक अणु की संरचना के बारे में सोचकर इन अंतरों को युक्तिसंगत या स्पष्ट कर सकते हैं। इस प्रक्रिया में, आप रोज़मर्रा के रसायन विज्ञान में कुछ नई अंतर्दृष्टि प्राप्त करेंगे।
इस बारे में सोचें कि ठोस या तरल में अणुओं को एक साथ क्या रखता है। उन सभी में ऊर्जा होती है - एक ठोस में, वे कंपन या दोलन कर रहे होते हैं और एक तरल में वे एक दूसरे के चारों ओर घूम रहे होते हैं। तो वे गैस में अणुओं की तरह अलग क्यों नहीं उड़ते? यह सिर्फ इसलिए नहीं है क्योंकि वे आसपास की हवा से दबाव का अनुभव करते हैं। स्पष्ट रूप से, अंतर-आणविक बल उन्हें एक साथ पकड़े हुए हैं।
याद रखें कि जब एक तरल में अणु उन्हें एक साथ रखने वाले बलों से मुक्त हो जाते हैं और बच जाते हैं, तो वे एक गैस बनाते हैं। लेकिन आप यह भी जानते हैं कि उन अंतर-आणविक बलों पर काबू पाने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। नतीजतन, उस तरल में जितने अधिक गतिज ऊर्जा अणु होते हैं - तापमान जितना अधिक होता है, दूसरे शब्दों में - उनमें से अधिक से अधिक बच सकते हैं और तेजी से तरल वाष्पित हो जाएगा।
जैसे-जैसे आप तापमान बढ़ाते जाएंगे, आप अंततः उस बिंदु पर पहुंच जाएंगे जहां तरल की सतह के नीचे वाष्प के बुलबुले बनने लगते हैं; दूसरे शब्दों में, यह उबलने लगता है। तरल में अंतर-आणविक बल जितना मजबूत होता है, उतनी ही अधिक गर्मी होती है, और क्वथनांक उतना ही अधिक होता है।
याद रखें कि सभी अणु एक कमजोर अंतर-आणविक आकर्षण का अनुभव करते हैं जिसे लंदन फैलाव बल कहा जाता है। बड़े अणु मजबूत लंदन फैलाव बलों का अनुभव करते हैं, और रॉड के आकार के अणु गोलाकार अणुओं की तुलना में मजबूत लंदन फैलाव बलों का अनुभव करते हैं। प्रोपेन (C3H8), उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर एक गैस है, जबकि हेक्सेन (C6H14) एक तरल है - दोनों हैं कार्बन और हाइड्रोजन से बना है, लेकिन हेक्सेन एक बड़ा अणु है और मजबूत लंदन फैलाव का अनुभव करता है ताकतों।
याद रखें कि कुछ अणु ध्रुवीय होते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास एक क्षेत्र में आंशिक नकारात्मक चार्ज होता है और दूसरे में आंशिक सकारात्मक चार्ज होता है। ये अणु एक-दूसरे की ओर कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं, और इस तरह का आकर्षण लंदन के फैलाव बल की तुलना में थोड़ा अधिक मजबूत होता है। यदि अन्य सभी समान रहते हैं, तो अधिक ध्रुवीय अणु का क्वथनांक अधिक गैर-ध्रुवीय की तुलना में अधिक होगा। उदाहरण के लिए, ओ-डाइक्लोरोबेंजीन ध्रुवीय है जबकि पी-डाइक्लोरोबेंजीन, जिसमें क्लोरीन, कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या समान है, गैर-ध्रुवीय है। नतीजतन, ओ-डाइक्लोरोबेंजीन का क्वथनांक 180 डिग्री सेल्सियस होता है, जबकि पी-डाइक्लोरोबेंजीन 174 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है।
याद रखें कि जिन अणुओं में हाइड्रोजन नाइट्रोजन, फ्लोरीन या ऑक्सीजन से जुड़ा होता है, वे हाइड्रोजन बांड कहलाते हैं। हाइड्रोजन बांड लंदन के फैलाव बलों या ध्रुवीय अणुओं के बीच आकर्षण की तुलना में बहुत मजबूत हैं; जहां वे मौजूद होते हैं, वे हावी होते हैं और क्वथनांक को काफी हद तक ऊपर उठाते हैं।
उदाहरण के लिए पानी लें। पानी बहुत छोटा अणु है, इसलिए इसकी लंदन की ताकतें कमजोर हैं। क्योंकि प्रत्येक पानी का अणु दो हाइड्रोजन बांड बना सकता है, हालांकि, पानी का अपेक्षाकृत उच्च क्वथनांक 100 डिग्री सेल्सियस होता है। इथेनॉल पानी से बड़ा अणु है और मजबूत लंदन फैलाव बलों का अनुभव करता है; चूंकि इसमें हाइड्रोजन बॉन्डिंग के लिए केवल एक हाइड्रोजन परमाणु उपलब्ध है, हालांकि, यह कम हाइड्रोजन बॉन्ड बनाता है। लंदन की बड़ी सेनाएं अंतर बनाने के लिए पर्याप्त नहीं हैं, और इथेनॉल में पानी की तुलना में कम क्वथनांक होता है।
याद रखें कि आयन का धनात्मक या ऋणात्मक आवेश होता है, इसलिए यह विपरीत आवेश वाले आयनों की ओर आकर्षित होता है। विपरीत आवेश वाले दो आयनों के बीच आकर्षण बहुत मजबूत होता है - वास्तव में हाइड्रोजन बंधन की तुलना में बहुत मजबूत। ये आयन-आयन आकर्षण हैं जो नमक क्रिस्टल को एक साथ रखते हैं। आपने शायद कभी खारे पानी को उबालने की कोशिश नहीं की होगी, जो एक अच्छी बात है क्योंकि नमक १,४०० डिग्री सेल्सियस से ऊपर उबलता है।
शक्ति के क्रम में अंतराण्विक और अंतर-आणविक बलों को निम्नानुसार रैंक करें:
आयन-आयन (आयनों के बीच आकर्षण) हाइड्रोजन आबंध आयन-द्विध्रुव (एक ध्रुवीय अणु की ओर आकर्षित आयन) द्विध्रुव-द्विध्रुव (एक दूसरे की ओर आकर्षित दो ध्रुवीय अणु) लंदन परिक्षेपण बल
ध्यान दें कि एक तरल या ठोस में अणुओं के बीच बलों की ताकत उनके द्वारा अनुभव की जाने वाली विभिन्न बातचीत का योग है।