Molar massa en kookpunt

Het kookpunt stijgt over het algemeen met toenemende molmassa omdat grotere moleculen sterkere Londense dispersiekrachten bezitten. Bij het vergelijken van moleculen met een vrijwel identieke molaire massa kunnen structurele verschillen echter domineren.

Structurele verschillen:alcoholen versus alkanen

Alcoholen bevatten een hydroxylgroep (–OH) gehecht aan een koolstofatoom, terwijl alkanen uitsluitend uit koolstof-waterstofbindingen bestaan. De hydroxylgroep introduceert polariteit en het vermogen om waterstofbruggen te vormen, een kenmerk dat bij alkanen ontbreekt.

Intermoleculaire krachten in het spel

De hiërarchie van intermoleculaire aantrekkingen, van sterk naar zwak, is:ionisch> waterstofbinding> dipool-dipool> Londense dispersie. Alcoholen profiteren van waterstofbruggen, terwijl alkanen alleen afhankelijk zijn van dispersiekrachten.

• Alcoholen:hydroxylgroep → waterstofbruggen (sterk, directioneel)
• Alkanen:geen heteroatomen → alleen London-dispersie (zwak, niet-directioneel)

Invloed op kookpunt

Koken vindt plaats wanneer kinetische energie deze intermoleculaire krachten overwint. Waterstofbruggen vereisen aanzienlijk meer energie om te breken dan dispersiekrachten, dus alcoholen met dezelfde molaire massa als alkanen zullen hogere kookpunten hebben. Ethanol (C₂H₅OH) kookt bijvoorbeeld bij 78 °C, terwijl het isomere alkaanbutaan (C₄H₁₀) kookt bij –0,5 °C, ondanks vergelijkbare molecuulgewichten.

BenchBo/iStock/GettyImages