Science >> Wetenschap & Ontdekkingen >  >> Chemie

Vloeistoffen met lagere kookpunten dan water:een wetenschappelijk overzicht

Door John Brennan
Bijgewerkt op 24 maart 2022

Kookpunten variëren afhankelijk van de moleculaire structuur. Het kookpunt van water bij atmosferische druk is 100°C (212°F). Veel gassen koken ver onder kamertemperatuur, en sommige vloeistoffen, zoals ethanol, hebben ook lagere kookpunten dan water.

Atmosferische gassen

Veel voorkomende atmosferische gassen, waaronder stikstof (N₂), zuurstof (O₂), kooldioxide, chloor (Cl₂) en waterstof, koken bij temperaturen ruim onder de 100 °C. Vloeibaar helium heeft bijvoorbeeld het laagste kookpunt van alle stoffen, namelijk ongeveer –268,9°C (-452°F), slechts 4,2°C boven het absolute nulpunt. Deze voorbeelden illustreren dat de classificatie van een stof als gas of vloeistof volledig afhankelijk is van temperatuur en druk.

Niet-polaire koolwaterstoffen

Water is een polair molecuul met een dipoolmoment; koolwaterstoffen zoals benzinecomponenten zijn niet-polair. Hun intermoleculaire krachten worden gedomineerd door Londense dispersiekrachten, die sterker worden naarmate de moleculaire omvang toeneemt. Bijgevolg koken kleine niet-polaire moleculen doorgaans bij lagere temperaturen dan water, omdat hun zwakkere interacties minder energie vereisen om te verdampen.

Alcoholen

Alcoholen zijn polair en kunnen waterstofbruggen vormen, maar meestal kunnen ze slechts één waterstofbrug per molecuul vormen, vergeleken met twee voor water. Als gevolg hiervan hebben alcoholen hogere kookpunten dan vergelijkbare koolwaterstoffen, maar lager dan water. Distillatie maakt gebruik van dit verschil om ethanol te concentreren in dranken zoals whisky.

Andere moleculen

Ethers – verbindingen waarbij een zuurstofatoom twee koolstofatomen overbrugt – zijn enigszins polair, maar hebben geen waterstofbindingsvermogen, waardoor ze lagere kookpunten hebben dan water. Ammoniak (NH₃) is een ander voorbeeld; het kookt bij –33°C en wordt bij kamertemperatuur als gas aangetroffen, dat gemakkelijk in water oplost. Deze en andere verbindingen laten verder zien hoe de moleculaire structuur het kookgedrag dicteert.