יתכן ששמת לב שלחומרים שונים יש נקודות רתיחה שונות מאוד. אתנול, למשל, רותח בטמפרטורה נמוכה יותר ממים. פרופאן הוא פחמימן וגז ואילו בנזין, תערובת של פחמימנים, הוא נוזל באותה הטמפרטורה. אתה יכול לרציונליזציה או להסביר את ההבדלים האלה על ידי חשיבה על המבנה של כל מולקולה. בתהליך תקבל תובנות חדשות לגבי הכימיה היומיומית.
חשוב על מה מחזיק את המולקולות במוצק או בנוזל. לכולם יש אנרגיה - במוצק, הם רוטטים או מתנדנדים ובנוזל הם נעים זה סביב זה. אז למה הם לא פשוט עפים זה מזה כמו המולקולות בגז? זה לא רק בגלל שהם חווים לחץ מהאוויר שמסביב. ברור שכוחות בין-מולקולריים מחזיקים אותם יחד.
זכרו שכאשר מולקולות בנוזל משתחררות מהכוחות המחזיקים אותן ונמלטות, הן יוצרות גז. אבל אתה גם יודע שהתגברות על אותם כוחות בין-מולקולריים דורשת אנרגיה. כתוצאה מכך, ככל שיש יותר מולקולות אנרגיה קינטיות בנוזל זה - ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, במילים אחרות - כך יותר מהן יכולות להימלט וכך הנוזל יתאדה מהר יותר.
ככל שאתה ממשיך להעלות את הטמפרטורה, בסופו של דבר תגיע למצב בו בועות אדי מתחילות להיווצר מתחת לפני השטח של הנוזל; במילים אחרות, זה מתחיל לרתוח. ככל שהכוחות הבין מולקולריים בנוזל חזקים יותר, כך הוא לוקח יותר חום, ונקודת הרתיחה גבוהה יותר.
זכור כי כל המולקולות חוות משיכה בין-מולקולארית חלשה הנקראת כוח הפיזור הלונדוני. מולקולות גדולות יותר חוו כוחות פיזור לונדוניים חזקים יותר, ומולקולות בצורת מוטות חוות כוחות פיזור לונדוניים חזקים יותר ממולקולות כדוריות. פרופאן (C3H8), למשל, הוא גז בטמפרטורת החדר, ואילו הקסאן (C6H14) הוא נוזל - שניהם עשוי מפחמן ומימן, אך הקסאן הוא מולקולה גדולה יותר וחווה פיזור לונדוני חזק יותר כוחות.
זכור שחלק מהמולקולות הן קוטביות, כלומר יש להן מטען שלילי חלקי באזור אחד ומטען חיובי חלקי באזור אחר. מולקולות אלה נמשכות אחת לשנייה באופן חלש, ומשיכה מסוג זה חזקה מעט יותר מכוח הפיזור הלונדוני. אם כל השאר יישאר שווה, למולקולה קוטבית יותר תהיה נקודת רתיחה גבוהה יותר מזו שאינה קוטבית יותר. o-dichlorobenzene, למשל, הוא קוטבי ואילו p-dichlorobenzene, בעל מספר זהה של אטומי כלור, פחמן ומימן, אינו קוטבי. כתוצאה מכך, ל- o-dichlorobenzene יש נקודת רתיחה של 180 מעלות צלזיוס, ואילו p-dichlorobenzene רותח ב 174 מעלות צלזיוס.
זכור שמולקולות בהן מימן מחובר לחנקן, פלואור או חמצן יכולות ליצור אינטראקציות הנקראות קשרי מימן. קשרי מימן חזקים בהרבה מכוחות פיזור לונדון או משיכה בין מולקולות קוטביות; במקום בו הם נמצאים, הם שולטים ומעלים את נקודת הרתיחה באופן משמעותי.
קחו לדוגמא מים. מים הם מולקולה קטנה מאוד, ולכן כוחותיה הלונדוניים חלשים. אולם מכיוון שכל מולקולת מים יכולה ליצור שני קשרי מימן, יש למים נקודת רתיחה גבוהה יחסית של 100 מעלות צלזיוס. אתנול הוא מולקולה גדולה יותר ממים וחווה כוחות פיזור לונדוניים חזקים יותר; מכיוון שיש לו אטום מימן אחד בלבד לקישור מימן, אולם הוא יוצר פחות קשרי מימן. הכוחות הגדולים בלונדון אינם מספיקים כדי להשלים את ההבדל, ולאתנול יש נקודת רתיחה נמוכה יותר ממים.
כזכור, ליון יש מטען חיובי או שלילי, ולכן הוא נמשך ליונים עם מטען הפוך. המשיכה בין שני יונים עם מטענים מנוגדים חזקה מאוד - חזקה הרבה יותר מקשר מימן. אלה אטרקציות יון היונים המחזיקות גבישי מלח ביחד. כנראה שמעולם לא ניסית להרתיח מי מלח, וזה דבר טוב מכיוון שמלח רותח מעל 1,400 מעלות צלזיוס.
דרג את הכוחות הבין-יוניים והבין-מולקולריים לפי סדר הכוח, כדלקמן:
יון יון (אטרקציות בין יונים) קשירת מימן יון דיפול (יון הנמשך למולקולה קוטבית) דיפול דיפול (שתי מולקולות קוטביות הנמשכות זו לזו) כוח פיזור לונדוני
שימו לב שכוח הכוחות בין מולקולות בנוזל או במוצק הוא סכום האינטראקציות השונות שהם חווים.