Температури кипіння речовин змінюються залежно від їх структури на молекулярному рівні. Ми всі знайомі з температурою кипіння води при стандартному тиску - 100 градусів Цельсія або 212 градусів Фаренгейта. Однак багато з тих речовин, які ви вважаєте газами, є лише газами, оскільки точки їх кипіння значно нижчі від кімнатної температури. Навіть деякі речовини, які є рідинами кімнатної температури, такі як етанол, мають нижчі температури кипіння, ніж вода.
Атмосфера
Азот (N2), вуглекислий газ, кисень (O2), гелій, хлор (Cl2) та водень - все це звичні приклади речовин, які киплять при значно нижчих температурах, ніж вода. Рідкий гелій має найнижчу з усіх температур кипіння - близько -452 градусів за Фаренгейтом, лише 4,2 градуса Цельсія вище абсолютного нуля. Хоча ці речовини називаються газами, важливо пам’ятати, що жодна речовина не може бути визначена як „газ” або „рідина”, за винятком певної температури. Рідина, тверде тіло та газ - це лише різні стани речовини, і речовина може населяти будь-який із цих трьох станів, залежно від температури та тиску.
Неполярні вуглеводні
Вода має дипольний момент, тобто вона є полярною, оскільки на кисні є слабкий частковий негативний заряд, а на водні слабкий частковий позитивний заряд. Однак сполуки вуглеводнів, подібні сполукам бензину, є неполярними. Взаємодії, що називаються дисперсійними силами Лондона, утримують неполярні молекули разом у твердій або рідкій фазі; ці сили Лондона стають сильнішими із збільшенням розміру молекул. Отже, багато менших неполярних молекул, як компоненти бензину, киплять при нижчій температурі, ніж вода, оскільки міжмолекулярна взаємодія слабшає.
Спирти
Як і молекули води, спирти є полярними, і вони також можуть утворювати особливий вид зв'язку, що називається водневим. Однак молекули води можуть утворювати два водневі зв’язки, тоді як спирт - лише один. Спирти, як правило, мають вищу температуру кипіння, ніж вуглеводні того ж розміру, але нижчу температуру кипіння, ніж вода. Ось так ви робите лікер, як віскі: шляхом дистиляції для збільшення вмісту етанолу.
Інші молекули
Багато інших молекул мають нижчі температури кипіння, ніж вода. Одним з яскравих прикладів є клас молекул, що називаються ефірами, які мають кисень, зв’язаний з двома вуглецями; вони трохи полярні, але не такі полярні, як вода або спирти, і не можуть утворювати водневих зв’язків, тому зазвичай мають нижчі температури кипіння. Інший приклад - аміак, який зазвичай продається розчиненим у воді. Він закипає нижче 0 градусів Цельсія і при кімнатній температурі виявляється у вигляді газу, хоча і такого, що легко розчиняється.