Jakie płyny wrze w niższej temperaturze gazu niż woda?

Punkty wrzenia substancji różnią się w zależności od ich struktury na poziomie molekularnym. Wszyscy znamy temperaturę wrzenia wody pod standardowym ciśnieniem — 100 stopni Celsjusza lub 212 stopni Fahrenheita. Jednak wiele substancji, które uważasz za gazy, to tylko gazy, ponieważ ich temperatura wrzenia jest znacznie niższa od temperatury pokojowej. Nawet niektóre substancje płynne w temperaturze pokojowej, takie jak etanol, mają niższe temperatury wrzenia niż woda.

Azot (N2), dwutlenek węgla, tlen (O2), hel, chlor (Cl2) i wodór to znane przykłady substancji, które wrze w znacznie niższych temperaturach niż woda. Ciekły hel ma najniższą temperaturę wrzenia — około -452 stopni Fahrenheita, tylko 4,2 stopnia Celsjusza powyżej zera absolutnego. Chociaż substancje te nazywane są gazami, należy pamiętać, że żadna substancja nie może być zdefiniowana jako „gaz” lub „ciecz”, z wyjątkiem określonej temperatury. Ciecz, ciało stałe i gaz to tylko różne stany materii, a substancja może przebywać w jednym z tych trzech stanów, w zależności od temperatury i ciśnienia.

Woda ma moment dipolowy, co oznacza, że ​​jest polarna, ponieważ tlen ma słaby częściowy ładunek ujemny, a wodory słaby częściowy ładunek dodatni. Jednak związki węglowodorowe, takie jak te znajdujące się w benzynie, są niepolarne. Oddziaływania zwane siłami dyspersyjnymi Londynu utrzymują razem cząsteczki niepolarne w fazie stałej lub ciekłej; te siły londyńskie stają się silniejsze wraz ze wzrostem wielkości cząsteczek. W konsekwencji wiele mniejszych niepolarnych cząsteczek, takich jak składniki benzyny, wrze w niższej temperaturze niż woda, ponieważ oddziaływania międzycząsteczkowe są słabsze.

Podobnie jak cząsteczki wody, alkohole są polarne i mogą również tworzyć specjalny rodzaj wiązania zwany wiązaniem wodorowym. Cząsteczki wody mogą jednak tworzyć dwa wiązania wodorowe, podczas gdy alkohol może tworzyć tylko jedno. Alkohole mają zwykle wyższą temperaturę wrzenia niż węglowodory o tej samej wielkości, ale niższą temperaturę wrzenia niż woda. W ten sposób robi się alkohol jak whisky: poprzez destylację w celu zwiększenia zawartości etanolu.

Wiele innych cząsteczek ma niższą temperaturę wrzenia niż woda. Jednym godnym uwagi przykładem jest klasa cząsteczek zwanych eterami, które mają tlen związany z dwoma atomami węgla; są lekko polarne, ale nie tak polarne jak woda czy alkohole i nie mogą tworzyć wiązań wodorowych, więc zazwyczaj mają niższe temperatury wrzenia. Innym przykładem jest amoniak, który jest zwykle sprzedawany w postaci rozpuszczonej w wodzie. Wrze poniżej 0 stopni Celsjusza, aw temperaturze pokojowej jest gazem, choć łatwo się rozpuszcza.