Morda ste opazili, da imajo različne snovi zelo različna vrelišča. Na primer, etanol vre pri nižji temperaturi kot voda. Propan je ogljikovodik in plin, medtem ko je bencin, mešanica ogljikovodikov, tekočina pri enaki temperaturi. Te razlike lahko utemeljite ali razložite z razmišljanjem o strukturi vsake molekule. Med tem boste dobili nekaj novih spoznanj o vsakdanji kemiji.
Pomislite, kaj drži molekule v trdni ali tekoči snovi. Vsi imajo energijo - v trdni snovi vibrirajo ali nihajo, v tekočini pa se gibljejo drug okoli drugega. Zakaj torej ne bi leteli narazen kot molekule v plinu? Ne samo zato, ker občutijo pritisk okoliškega zraka. Jasno je, da jih medmolekularne sile držijo skupaj.
Ne pozabite, da ko se molekule v tekočini osvobodijo sil, ki jih držijo, in uidejo, tvorijo plin. Veste pa tudi, da premagovanje teh medmolekularnih sil zahteva energijo. Posledično več ko imajo molekule kinetične energije v tej tekočini - z drugimi besedami višja je temperatura - več jih lahko uide in hitreje bo tekočina izhlapela.
Ko nenehno dvigujete temperaturo, boste sčasoma dosegli točko, ko se pod površino tekočine začnejo tvoriti mehurčki hlapov; z drugimi besedami, začne vreti. Močnejše kot so medmolekularne sile v tekočini, več toplote potrebuje in višje je vrelišče.
Ne pozabite, da imajo vse molekule šibko medmolekularno privlačnost, imenovano londonska disperzijska sila. Večje molekule doživljajo močnejše londonske disperzijske sile, molekule v obliki paličic pa močnejše londonske disperzijske sile kot sferične molekule. Propan (C3H8) je na primer plin pri sobni temperaturi, medtem ko je heksan (C6H14) tekočina - oba sta iz ogljika in vodika, vendar je heksan večja molekula in ima močnejšo londonsko disperzijo sile.
Ne pozabite, da so nekatere molekule polarne, kar pomeni, da imajo delno negativni naboj v eni regiji in delno pozitivni naboj v drugi. Te molekule se medsebojno šibko privlačijo in tovrstna privlačnost je nekoliko močnejša od londonske disperzijske sile. Če ostane vse drugo enako, bo bolj polarna molekula imela višje vrelišče kot bolj nepolarna. o-diklorobenzen je na primer polarni, p-diklorobenzen, ki ima enako število atomov klora, ogljika in vodika, pa je nepolaren. Posledično ima o-diklorobenzen vrelišče 180 stopinj Celzija, medtem ko p-diklorobenzen vre pri 174 stopinjah Celzija.
Ne pozabite, da molekule, v katerih je vodik vezan na dušik, fluor ali kisik, lahko tvorijo interakcije, imenovane vodikove vezi. Vodikove vezi so veliko močnejše od londonskih disperzijskih sil ali privlačnosti med polarnimi molekulami; tam, kjer so prisotni, prevladujejo in znatno dvignejo vrelišče.
Vzemimo za primer vodo. Voda je zelo majhna molekula, zato so njene londonske sile šibke. Ker lahko vsaka molekula vode tvori dve vodikovi vezi, pa ima voda relativno visoko vrelišče 100 stopinj Celzija. Etanol je večja molekula kot voda in ima močnejše londonske disperzijske sile; ker ima za vodikov vez na voljo le en atom vodika, toda tvori manj vodikovih vezi. Večje londonske sile niso dovolj, da bi nadomestile razliko, etanol pa ima nižje vrelišče kot voda.
Spomnimo se, da ima ion pozitiven ali negativen naboj, zato ga privlačijo ioni z nasprotnim nabojem. Privlačnost med dvema ionoma z nasprotnima nabojema je zelo močna - pravzaprav veliko močnejša od vodikove vezi. Prav te ionsko-ionske atrakcije držijo skupaj kristale soli. Verjetno še niste poskusili prekuhavati slane vode, kar je dobro, ker sol vre pri preko 1400 stopinjah Celzija.
Interionske in medmolekularne sile razvrstite po jakosti, kot sledi:
IIon-ion (privlačnost med ioni) Vodikova vez Ion-dipol (ion, ki ga privlači polarna molekula) Dipol-dipol (dve polarni molekuli, ki se privlačita) Londonska disperzijska sila
Upoštevajte, da je moč sil med molekulami v tekočini ali trdni snovi vsota različnih interakcij, ki jih doživljajo.