Észrevehette, hogy a különböző anyagok forráspontja nagyon eltérő. Az etanol például alacsonyabb hőmérsékleten forral, mint a víz. A propán szénhidrogén és gáz, míg a benzin, a szénhidrogének keveréke, ugyanolyan hőmérsékleten folyadék. Az egyes molekulák szerkezetére gondolva racionalizálhatja vagy megmagyarázhatja ezeket a különbségeket. Ennek során új betekintést nyerhet a mindennapi kémiába.
Gondoljon arra, hogy mi tartja össze a molekulákat egy szilárd vagy folyékony anyagban. Mindannyiuk energiával rendelkezik - szilárd anyagban rezegnek vagy rezegnek, folyadékban pedig egymás körül mozognak. Akkor miért nem repülnek csak úgy szét, mint a molekulák a gázban? Nem csak azért, mert nyomást tapasztalnak a környező levegőből. Nyilvánvaló, hogy az intermolekuláris erők összetartják őket.
Ne felejtsük el, hogy amikor a folyadékban lévő molekulák elszakadnak az őket összetartó erőktől és elszabadulnak, akkor gázt képeznek. De azt is tudja, hogy ezeknek az intermolekuláris erőknek a leküzdése energiát igényel. Következésképpen, minél több kinetikus energiamolekula van abban a folyadékban - más szóval minél magasabb a hőmérséklet - annál több képes kiszabadulni, és annál gyorsabban párolog el a folyadék.
Amint folyamatosan emeli a hőmérsékletet, végül eljut egy olyan ponthoz, ahol gőzbuborékok kezdenek kialakulni a folyadék felszíne alatt; más szóval forrni kezd. Minél erősebb az intermolekuláris erő a folyadékban, annál több hőt vesz fel, és annál magasabb a forráspont.
Ne feledje, hogy minden molekula gyenge intermolekuláris vonzást tapasztal, amelyet londoni diszperziós erőnek neveznek. A nagyobb molekulák erősebb londoni diszperziós erőket, a rúd alakú molekulák pedig erősebb londoni diszperziós erőket tapasztalnak, mint a gömbös molekulák. A propán (C3H8) például szobahőmérsékleten gáz, míg a hexán (C6H14) folyadék - mindkettő szénből és hidrogénből készül, de a hexán nagyobb molekula, és erősebb londoni diszperziót tapasztal erők.
Ne feledje, hogy egyes molekulák polárisak, vagyis részleges negatív töltésük van az egyik régióban, részleges pozitív töltésük van a másikban. Ezek a molekulák gyengén vonzódnak egymáshoz, és ez a fajta vonzás kissé erősebb, mint a londoni diszperziós erő. Ha minden más egyenlő marad, akkor egy polárosabb molekula forráspontja magasabb lesz, mint egy nem polárisabbé. Az o-diklór-benzol például poláros, míg az azonos számú klór-, szén- és hidrogénatomot tartalmazó p-diklór-benzol nem poláros. Következésképpen az o-diklór-benzol forráspontja 180 Celsius-fok, míg a p-diklór-benzol 174 Celsius-fokon forr.
Ne feledje, hogy azok a molekulák, amelyekben a hidrogén nitrogénhez, fluorhoz vagy oxigénhez kapcsolódik, hidrogénkötéseknek nevezett kölcsönhatásokat képezhetnek. A hidrogénkötések sokkal erősebbek, mint a londoni diszperziós erők vagy a poláris molekulák közötti vonzás; ahol vannak, ott uralják és lényegesen megemelik a forráspontot.
Vegyünk például vizet. A víz nagyon kicsi molekula, ezért londoni erői gyengék. Mivel mindegyik vízmolekula két hidrogénkötést képes kialakítani, a víz forráspontja viszonylag magas, 100 Celsius fok. Az etanol nagyobb molekula, mint a víz, és erősebb londoni diszperziós erőket tapasztal; mivel csak egy hidrogénatom áll rendelkezésre hidrogénkötéshez, azonban kevesebb hidrogénkötést képez. A nagyobb londoni erők nem elegendőek a különbség pótlásához, és az etanol forráspontja alacsonyabb, mint a vízé.
Emlékezzünk vissza arra, hogy az ionnak pozitív vagy negatív töltése van, ezért az ellentétes töltésű ionok felé vonzódik. Két ellentétes töltésű ion közötti vonzerő nagyon erős - valójában sokkal erősebb, mint a hidrogénkötés. Ezek az ionion-vonzerők tartják össze a sókristályokat. Valószínűleg még soha nem próbált sós vizet forralni, ami jó dolog, mert a só több mint 1400 Celsius fokon forr.
Az interionikus és az intermolekuláris erőket rangsorolja az erő sorrendjében, az alábbiak szerint:
Ionion (vonzódások az ionok között) Hidrogénkötés Ion-dipólus (egy poláris molekulához vonzódó ion) Dipól-dipólus (két poláris molekula vonzódik egymáshoz) London diszperziós erő
Ne feledje, hogy a folyadékban vagy szilárd anyagban lévő molekulák közötti erők erőssége az általuk tapasztalt különböző kölcsönhatások összege.