لنفترض أن لدينا ثلاث ملاعق. في الحالة الأولى ، نضع 5 قطرات من الماء ؛ في الثانية ، نضع 5 قطرات من الكحول وفي الثالثة ، 5 قطرات من الأسيتون. بعد الانتظار لفترة ، سنرى أن الأسيتون سيتحول بسرعة إلى الحالة الغازية ، يليه الكحول وبعد فترة طويلة فقط سوف يتبخر الماء.
يوضح لنا هذا المثال أن المواد لا تدخل في حالة غازية أو بخار في نفس الوقت ، وبالتالي ، فإن نقاط غليانها مختلفة أيضًا.
لفهم سبب حدوث ذلك ، نحتاج أولاً إلى فهم متى يحدث هذا الانتقال من السائل إلى الغاز (أو إلى البخار ، في حالة الماء). تتعرض جزيئات السوائل في الحاوية للتهيج باستمرار ، حيث تتمتع ببعض الحرية في الحركة. يمارس الضغط الجوي قوة على هذه الجزيئات تمنعها من المرور إلى الحالة الغازية. علاوة على ذلك ، تصنع الجزيئات روابط بين الجزيئات مع بعضها البعض ، مما يجعل من الصعب أيضًا تغيير حالتها الفيزيائية.
ومع ذلك، عندما تكتسب هذه الجزيئات طاقة حركية محددة ، فإنها تنجح في كسر روابطها بين الجزيئية والقصور الذاتي ، وتتحول إلى الحالة الغازية أو البخارية.
عندما نرفع درجة حرارة هذا السائل ، فإننا نزود النظام بالطاقة ، مما يسبب ذلك تكتسب الجزيئات بسرعة أكبر الطاقة اللازمة لتغيير الحالة ، والتي تحدث عندما تصل إلى لك نقطة الغليان.
في حالة المثال المذكور ، تكون نقاط غليان الأسيتون والكحول والماء ، على التوالي ، 56.2 درجة مئوية و 78.5 درجة مئوية و 100 درجة مئوية عند مستوى سطح البحر. هذا ما يفسر ترتيب التبخر المذكور لهذه السوائل.
لكن لماذا هذا الاختلاف؟
هناك عاملان أساسيان يبرران الاختلافات في نقاط غليان المواد وهما: التفاعلات بين الجزيئات والكتل المولية.
لنلقِ نظرة على القائمة التالية لنرى كيف تؤثر هذه العوامل على درجة غليان المواد:
- التفاعلات بين الجزيئات:
إذا كان التفاعل بين الجزيئات شديدًا ، فسيكون من الضروري توفير المزيد من الطاقة للنظام حتى يتفكك ويكون الجزيء قادرًا على الانتقال إلى الحالة الغازية.
شدة هذه التفاعلات بين الجزيئات تتبع الترتيب التنازلي التالي:
روابط هيدروجينية> ثنائي القطب الدائم> ثنائي القطب المستحث
على سبيل المثال ، في الجدول ، نرى أن نقاط غليان البيوتان -1 أول وحمض الإيثانويك أعلى من تلك الموجودة في المواد الأخرى. هذا لأن هاتين المادتين لهما روابط هيدروجينية ، وهي تفاعلات أكثر كثافة من غيرها.
كما أن درجة غليان البروبانون أعلى من درجة غليان البنتان لأن تفاعل البروبانون يكون ثنائي القطب الدائم ، وهو أكثر كثافة من ثنائي القطب المستحث ، وهو التفاعل الذي يؤديه البنتان.
ولكن لماذا لا تكون درجة غليان البروبانون أعلى من درجة غليان الهكسان ، حيث أنه يؤدي أيضًا التفاعل المستحث ثنائي القطب؟
هذا هو المكان الذي يأتي فيه العامل الثاني الذي يتداخل مع درجة غليان مادة ما: الكتلة المولية.
- الكتل المولية:
إذا كانت كتلة الجزيء كبيرة ، فسيكون من الضروري توفير المزيد من الطاقة للنظام حتى يتمكن الجزيء من التغلب على القصور الذاتي والانتقال إلى الحالة الغازية.
على سبيل المثال ، يؤدي البنتان والهكسان نفس التفاعل ، وهو تفاعل ثنائي القطب المستحث ، لكن الكتلة المولية للهكسان أكبر. لذلك ، فإن درجة غليان الهكسان أعلى من درجة غليان البنتان.
في حالة البيوتان -1ol وحمض الإيثانويك ، يصنع كلاهما روابط هيدروجينية ويكون البوتان -1 أول له كتلة مولية أعلى. ومع ذلك ، فإن نقطة غليان حمض ethanoic أعلى لأن جزيئين من حمض ethanoic يمكن أن يشكلوا رابطين بينهما. الهيدروجين (من خلال مجموعات O و OH) ، في حين أن جزيئين من البيوتان -1-أول يؤسسان رابطة هيدروجينية واحدة فقط مع بعضهما البعض (من خلال مجموعة OH).
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/comparacao-entre-pontos-ebulicao-das-substancias.htm