Γιατί το νερό έχει ένα σημαντικά υψηλότερο σημείο βρασμού και από το μεθάνιο;
1. Δεσμός υδρογόνου:
* νερό: Τα μόρια νερού σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Αυτοί οι δεσμοί σχηματίζονται λόγω της υψηλής ηλεκτροαρνητικότητας του οξυγόνου, το οποίο δημιουργεί ένα μερικό αρνητικό φορτίο στο άτομο οξυγόνου και ένα μερικό θετικό φορτίο στα άτομα υδρογόνου. Αυτές οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν, δημιουργώντας ένα ισχυρό δεσμό.
* μεθάνιο: Τα μόρια μεθανίου αντιμετωπίζουν μόνο αδύναμες δυνάμεις van der Waals, οι οποίες προκύπτουν από προσωρινές διακυμάνσεις στην κατανομή ηλεκτρονίων. Αυτές οι δυνάμεις είναι πολύ πιο αδύναμες από τους δεσμούς υδρογόνου.
2. Μοριακή δομή:
* νερό: Το λυγισμένο σχήμα του μορίου νερού επιτρέπει πιο αποτελεσματικές αλληλεπιδράσεις σύνδεσης υδρογόνου.
* μεθάνιο: Το μεθάνιο έχει τετραεδρικό σχήμα, το οποίο ελαχιστοποιεί την ευκαιρία για ισχυρές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις.
3. Πολικότητα:
* νερό: Το νερό είναι ένα πολικό μόριο λόγω της άνισης κατανομής των ηλεκτρονίων μεταξύ ατόμων οξυγόνου και υδρογόνου. Αυτή η πολικότητα ενισχύει περαιτέρω τη δέσμευση υδρογόνου.
* μεθάνιο: Το μεθάνιο είναι ένα μη πολικό μόριο, που σημαίνει ότι δεν έχει μόνιμα διπόλια, περιορίζοντας τις διαμοριακές αλληλεπιδράσεις του.
Συνέπειες αυτών των διαφορών:
* σημείο βρασμού: Λόγω των ισχυρών δεσμών υδρογόνου, το νερό χρειάζεται σημαντικά περισσότερη ενέργεια για να σπάσει αυτούς τους δεσμούς και τη μετάβαση σε μια αέρια κατάσταση, εξ ου και το υψηλότερο σημείο βρασμού (100 ° C). Το μεθάνιο, με τις αδύναμες δυνάμεις van der Waals, βράζει σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία (-161,5 ° C).
* Ιδιότητες: Οι ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις στο νερό δίνουν μοναδικές ιδιότητες όπως η υψηλή επιφανειακή τάση, η υψηλή θερμική χωρητικότητα και η ικανότητά του να ενεργεί ως διαλύτης για πολλές ουσίες.
Συνοπτικά, οι ισχυροί δεσμοί υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ των μορίων του νερού λόγω της πολικότητας και της λυγισμένης δομής τους είναι ο πρωταρχικός λόγος για το σημαντικά υψηλότερο σημείο βρασμού σε σύγκριση με το μεθάνιο, το οποίο βιώνει μόνο αδύναμες δυνάμεις van der Waals.
