Welke vloeistoffen koken bij een lagere gastemperatuur dan water?

Kookpunten van stoffen variëren afhankelijk van hun structuur op moleculair niveau. We kennen allemaal het kookpunt van water bij standaarddruk - 100 graden Celsius of 212 graden Fahrenheit. Veel van de stoffen die u als gassen beschouwt, zijn echter slechts gassen omdat hun kookpunt ver onder kamertemperatuur ligt. Zelfs sommige stoffen die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn, zoals ethanol, hebben een lager kookpunt dan water.

Stikstof (N2), kooldioxide, zuurstof (O2), helium, chloor (Cl2) en waterstof zijn allemaal bekende voorbeelden van stoffen die bij veel lagere temperaturen koken dan water. Vloeibaar helium heeft het laagste kookpunt van allemaal - ongeveer -452 graden Fahrenheit, slechts 4,2 graden Celsius boven het absolute nulpunt. Hoewel deze stoffen gassen worden genoemd, is het belangrijk om te onthouden dat geen enkele stof kan worden gedefinieerd als een "gas" of een "vloeistof", behalve bij een specifieke temperatuur. Vloeibaar, vast en gas zijn allemaal verschillende toestanden van materie, en een stof kan elk van deze drie toestanden bewonen, afhankelijk van de temperatuur en druk.

Water heeft een dipoolmoment, wat betekent dat het polair is omdat er een zwakke gedeeltelijke negatieve lading is op zuurstof en een zwakke gedeeltelijke positieve lading op waterstofatomen. Koolwaterstofverbindingen zoals die in benzine worden gevonden, zijn echter niet-polair. Interacties die London-dispersiekrachten worden genoemd, houden niet-polaire moleculen bij elkaar in de vaste of vloeibare fase; deze Londense krachten worden sterker naarmate de moleculen groter worden. Bijgevolg koken veel kleinere niet-polaire moleculen zoals de componenten van benzine bij een lagere temperatuur dan water omdat de intermoleculaire interacties zwakker zijn.

Net als watermoleculen zijn alcoholen polair en kunnen ze ook een speciaal soort binding vormen, een waterstofbinding genoemd. Watermoleculen kunnen echter twee waterstofbruggen vormen, terwijl een alcohol er maar één kan vormen. Alcoholen hebben de neiging om een ​​hoger kookpunt te hebben dan koolwaterstoffen van dezelfde grootte, maar een lager kookpunt dan water. Zo maak je likeur zoals whisky: door distillatie om het ethanolgehalte te verhogen.

Veel andere moleculen hebben een lager kookpunt dan water. Een opmerkelijk voorbeeld is een klasse van moleculen die ethers worden genoemd en die een zuurstof hebben die is gebonden aan twee koolstofatomen; ze zijn enigszins polair maar niet zo polair als water of alcoholen en kunnen geen waterstofbruggen vormen, dus hebben ze meestal lagere kookpunten. Een ander voorbeeld is ammoniak, dat meestal opgelost in water wordt verkocht. Het kookt onder 0 graden Celsius en wordt bij kamertemperatuur gevonden als een gas, zij het een gas dat gemakkelijk oplost.