物質の沸点は、分子レベルでの構造によって異なります。 私たちは皆、標準圧力での水の沸点(摂氏100度または華氏212度)に精通しています。 しかし、あなたがガスと考える物質の多くは、沸点が室温よりかなり低いため、ガスにすぎません。 エタノールのように室温で液体である物質でさえ、水よりも沸点が低くなっています。
雰囲気
窒素(N2)、二酸化炭素、酸素(O2)、ヘリウム、塩素(Cl2)、水素はすべて、水よりもはるかに低い温度で沸騰する物質のよく知られた例です。 液体ヘリウムの沸点はすべての中で最も低く、華氏約-452度で、絶対零度よりも摂氏4.2度しか高くありません。 これらの物質は気体と呼ばれますが、特定の温度を除いて、「気体」または「液体」として定義できる物質はないことを覚えておくことが重要です。 液体、固体、気体はすべて物質の状態が異なるだけであり、物質は温度と圧力に応じて、これら3つの状態のいずれかに生息する可能性があります。
非極性炭化水素
水には双極子モーメントがあります。つまり、酸素には弱い部分的な負電荷があり、水素には弱い部分的な正電荷があるため、極性があります。 ただし、ガソリンに含まれるような炭化水素化合物は無極性です。 ロンドン分散力と呼ばれる相互作用により、非極性分子が固相または液相で一緒に保持されます。 これらのロンドン力は、分子のサイズが大きくなるにつれて強くなります。 その結果、ガソリンの成分のような多くの小さな非極性分子は、分子間相互作用が弱いため、水よりも低い温度で沸騰します。
アルコール
水分子のように、アルコールは極性があり、水素結合と呼ばれる特別な種類の結合を形成することもできます。 ただし、水分子は2つの水素結合を形成できますが、アルコールは1つしか形成できません。 アルコールは、同じサイズの炭化水素よりも沸点が高い傾向がありますが、水よりも沸点が低くなります。 それがあなたがウイスキーのような酒を作る方法です:エタノール含有量を増やすために蒸留を通して。
その他の分子
他の多くの分子は、水よりも沸点が低くなっています。 注目すべき例の1つは、2つの炭素に酸素が結合しているエーテルと呼ばれる分子のクラスです。 それらはわずかに極性がありますが、水やアルコールほど極性がなく、水素結合を形成できないため、通常は沸点が低くなります。 別の例はアンモニアであり、これは通常、水に溶解して販売されます。 摂氏0度以下で沸騰し、室温では容易に溶解しますが、ガスとして検出されます。