Možno ste si všimli, že rôzne látky majú veľmi rozdielne teploty varu. Napríklad etanol varí pri nižšej teplote ako voda. Propán je uhľovodík a plyn, zatiaľ čo benzín, zmes uhľovodíkov, je kvapalina pri rovnakej teplote. Tieto rozdiely môžete racionalizovať alebo vysvetliť premýšľaním o štruktúre každej molekuly. V tomto procese získate nové poznatky o každodennej chémii.
Zamyslite sa nad tým, čo drží pohromade molekuly v tuhej alebo kvapalnej forme. Všetky majú energiu - v tuhej látke vibrujú alebo kmitajú a v kvapaline sa pohybujú okolo seba. Prečo teda len tak neodletia od seba ako molekuly v plyne? Nie je to len preto, že zažívajú tlak okolitého vzduchu. Je zrejmé, že medzimolekulové sily ich držia pohromade.
Pamätajte, že keď sa molekuly v kvapaline vymania zo síl, ktoré ich držia pohromade, a uniknú, vytvoria plyn. Ale tiež viete, že prekonanie týchto medzimolekulových síl vyžaduje energiu. V dôsledku toho čím viac molekúl kinetickej energie v tejto kvapaline má - tým vyššia je teplota, inými slovami - tým viac z nich môže uniknúť a tým rýchlejšie sa kvapalina odparí.
Postupným zvyšovaním teploty sa nakoniec dostanete do bodu, keď sa pod povrchom kvapaliny začnú vytvárať bubliny pary; inými slovami, začne to vrieť. Čím silnejšie sú medzimolekulové sily v kvapaline, tým viac tepla je potrebné a tým vyššia je teplota varu.
Pamätajte, že všetky molekuly zažívajú slabú intermolekulárnu príťažlivosť nazývanú Londýnska disperzná sila. Väčšie molekuly zažívajú silnejšie londýnske disperzné sily a tyčinkovité molekuly zažívajú silnejšie londýnske disperzné sily ako sférické molekuly. Napríklad propán (C3H8) je plyn pri izbovej teplote, zatiaľ čo hexán (C6H14) je kvapalina - obidve sú vyrobený z uhlíka a vodíka, ale hexán je väčšia molekula a prežíva silnejšiu londýnsku disperziu sily.
Pamätajte, že niektoré molekuly sú polárne, čo znamená, že majú čiastočný záporný náboj v jednej oblasti a čiastočný kladný náboj v inej oblasti. Tieto molekuly sú navzájom slabo priťahované a tento druh príťažlivosti je o niečo silnejší ako londýnska disperzná sila. Ak zostanú všetky ostatné rovnaké, polárnejšia molekula bude mať vyššiu teplotu varu ako nepolárnejšia. Napríklad o-dichlórbenzén je polárny, zatiaľ čo p-dichlórbenzén, ktorý má rovnaký počet atómov chlóru, uhlíka a vodíka, je nepolárny. V dôsledku toho má o-dichlórbenzén teplotu varu 180 stupňov Celzia, zatiaľ čo p-dichlórbenzén varí pri teplote 174 stupňov Celzia.
Pamätajte, že molekuly, v ktorých je vodík viazaný na dusík, fluór alebo kyslík, môžu vytvárať interakcie nazývané vodíkové väzby. Vodíkové väzby sú oveľa silnejšie ako londýnske disperzné sily alebo príťažlivosť medzi polárnymi molekulami; tam, kde sú prítomné, dominujú a podstatne zvyšujú teplotu varu.
Vezmite si napríklad vodu. Voda je veľmi malá molekula, takže jej londýnske sily sú slabé. Pretože každá molekula vody môže vytvárať dve vodíkové väzby, má voda relatívne vysoký bod varu 100 stupňov Celzia. Etanol je väčšia molekula ako voda a zažíva silnejšie londýnske disperzné sily; pretože má k dispozícii iba jeden atóm vodíka pre vodíkovú väzbu, vytvára však menej vodíkových väzieb. Väčšie londýnske sily nestačia na vyrovnanie rozdielu a etanol má nižšiu teplotu varu ako voda.
Pripomeňme si, že ión má kladný alebo záporný náboj, takže je priťahovaný k iónom s opačným nábojom. Príťažlivosť medzi dvoma iónmi s opačnými nábojmi je veľmi silná - v skutočnosti oveľa silnejšia ako vodíkové väzby. Sú to tieto ión-iónové atrakcie, ktoré držia kryštály soli pohromade. Pravdepodobne ste nikdy neskúšali prevariť slanú vodu, čo je dobrá vec, pretože soľ vrie pri teplotách nad 1 400 stupňov Celzia.
Zoradiť interionové a intermolekulárne sily podľa sily podľa tohto stupňa:
Ión-ión (príťažlivosť medzi iónmi) Vodíková väzba Ión-dipól (ión priťahovaný k polárnej molekule) Dipól-dipól (dve polárne molekuly priťahované k sebe) Londýnska disperzná sila
Upozorňujeme, že sila síl medzi molekulami v kvapaline alebo tuhej látke je súčtom rôznych interakcií, ktoré prežívajú.