Sappiamo che il punto di ebollizione dell'acqua è 1000C ed è costituito da due atomi di idrogeno legati con un singolo atomo di ossigeno. Ma sapete tutti perché il punto di ebollizione dell'acqua è alto rispetto ad ammoniaca, H2S, alcoli, CH4, HF, ecc.?
L'atomo di ossigeno è altamente elettronegativo e formando legami con atomi di idrogeno forma due coppie solitarie. Queste coppie solitarie consentono alla molecola d'acqua di formare una debole interazione con altre molecole d'acqua, quindi è necessaria più energia per rompere questi legami poiché il legame OH forma un forte legame intermolecolare.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è più basso ad alta quota?
Secondo l'equazione del gas ideale PV=nRT, cioè la temperatura è direttamente correlata alla pressione sul sistema.
Ad altitudini più elevate la pressione che si sente sul volume dell'acqua è bassa e corrispondente alla pressione, si riduce anche la temperatura necessaria per far bollire l'acqua e quindi il punto di ebollizione dell'acqua è più basso ad alta quota.
Secondo Carlo Legge, 
sotto pressione costante e basato sulla legge di Boyles 
a temperatura costante.
Riordinando possiamo scrivere,
Combinando entrambe le equazioni possiamo scrivere
Il volume di un gas sarà proporzionale al numero di molecole che compongono l'intero volume, cioè 
.
Quindi, l'equazione ora diventa
Ora possiamo scrivere l'equazione del gas ideale come
Dove R è una costante dei gas (
)
n è la quantità di gas espressa in moli
A quote più basse, la pressione percepita sull'oggetto è elevata a causa del pesante volume atmosferico sovrastante. Man mano che ci spostiamo sempre più in alto, lo stesso si riduce. Poiché la temperatura è direttamente proporzionale alla pressione percepita sul volume unitario della materia, riducendo la pressione, la temperatura si ridurrà in corrispondenza. Quindi, l'acqua bolle a basse temperature ad altitudini più elevate.
Perché l'acqua ha un punto di ebollizione più alto del previsto?
L'energia termica fornita alla materia è necessaria per rompere i legami covalenti tra gli atomi.
La molecola dell'acqua è composta da idrogeno e atomo di ossigeno. Poiché l'idrogeno ha un solo elettrone di valenza, è un elemento altamente reattivo e forma un forte legame covalente ed è necessaria un'enorme quantità di energia per rompere questo legame.
La molecola d'acqua ha due coppie solitarie e forma un debole legame di interazione molecolare con le molecole d'acqua circostanti.
Di conseguenza, è necessaria una maggiore quantità di calore da fornire all'acqua in modo che inizi a bollire. Pertanto, la temperatura di ebollizione dell'acqua è leggermente superiore alla temperatura di ebollizione prevista dell'acqua.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è alto rispetto ai composti organici di pesi molecolari simili?
I punto di ebollizione di qualsiasi sostanza è definita in base alla temperatura necessaria per cambiare la sua fase.
Nel caso dell'acqua, l'ossigeno è legato con due atomi di idrogeno mentre i composti organici sono costituiti da molecole di carbonio che hanno una configurazione elettronica stabile semipiena, quindi è necessaria meno energia per rompere questo legame rispetto ai legami tra le molecole d'acqua.
Le molecole d'acqua sono formate dall'aggiunta di due molecole di idrogeno legate con un unico atomo di ossigeno, mentre nel caso delle sostanze organiche le molecole di idrogeno sono legate con il carbonio che ha solo quattro elettroni di valenza ed è considerato un guscio stabile semipieno . Quindi, è necessaria meno energia termica per rompere il legame tra idrogeno e carbonio poiché il carbonio cederebbe facilmente l'atomo di idrogeno per diventare l'atomo più stabile.
Qual è il motivo dell'insolito punto di ebollizione dell'acqua?
L'acqua richiede di più quantità di calore per iniziare a bollire e cambia il suo stato da liquido a vapore.
Questo semplicemente perché i legami tra idrogeno e ossigeno sono molto più forti poiché l'idrogeno è altamente reattivo e l'ossigeno ha due spazi vuoti nel guscio di valenza da riempire che riceve formando forti legami intermolecolari con atomi di idrogeno.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è superiore all'alcol?
I punto di ebollizione di un liquido si basa principalmente sul numero di legami idrogeno presenti.
Gli alcoli sono costituiti da un legame idrossido che si accoppia con l'atomo di carbonio, cioè gli atomi di ossigeno formano una coppia con un solo atomo di idrogeno mentre quello di una molecola d'acqua, due atomi di idrogeno condividono un legame con un atomo di ossigeno.
A proposito dell'alcol, l'energia termica è necessaria per rompere un solo legame idrogeno mentre per quanto riguarda le molecole d'acqua è necessario fornire due legami idrogeno con l'energia cinetica che è doppia rispetto a quella richiesta nel caso dell'alcol.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è superiore all'ammoniaca?
Sappiamo che l'acqua bolle a 100 gradi Celsius e il punto di ebollizione dell'ammoniaca è -330 C.
Le molecole d'acqua formano due coppie solitarie insieme al legame idrogeno, mentre l'ammoniaca forma tre legami idrogeno e solo una coppia solitaria, quindi è necessaria meno energia per rompere i legami nell'ammoniaca.
Le molecole d'acqua sono costituite da due atomi di idrogeno legati con un singolo atomo di ossigeno e hanno due coppie solitarie, rendendola così una configurazione stabile. Al contrario, l'ammoniaca è costituita da un atomo di azoto che forma tre legami idrogeno e ha solo una coppia solitaria. Formando così un solo legame intermolecolare nella molecola di ammoniaca, mentre, in quella dell'acqua ci sono due legami intermolecolari, quindi è necessaria più energia per rompere i legami nell'acqua rispetto alla molecola di ammoniaca.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è superiore all'etanolo?
Il punto di ebollizione dell'etanolo è 78.370 Celcius e la formula molecolare è C2H6O.
L'etanolo ha un legame –OH ed è nella categoria degli alcoli. L'energia richiesta per rompere i legami tra il carbonio e un singolo legame tra l'idrogeno e l'ossigeno è inferiore rispetto all'energia necessaria per rompere i forti legami intermolecolari di due idrogeno con un atomo di ossigeno.
Come discusso sopra, possiamo capire perché gli alcoli richiedono meno energia termica per rompere i legami rispetto alle molecole d'acqua. L'etanolo è anche uno degli alcoli e ha un totale di 6 legami idrogeno ma non una configurazione così forte e stabile e il legame intermolecolare come quello visto per quanto riguarda l'acqua.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è superiore al solfuro di idrogeno?
Sia l'acqua che l'idrogeno solforato formano un numero uguale di legami idrogeno ma solo il numero atomico differisce.
Il legame tra le molecole d'acqua è più forte rispetto al solfuro di idrogeno perché l'atomo di ossigeno è più piccolo dello zolfo. Poiché l'atomo di zolfo è di dimensioni maggiori, gli elettroni si ostacoleranno dai nuclei dell'atomo e quindi formeranno una debole forza di attrazione.
Sebbene gli elettroni di valenza sia dell'ossigeno che dell'atomo di zolfo siano gli stessi, il numero atomico dell'ossigeno è 8 e quello dell'atomo di zolfo è 16, quindi l'atomo di zolfo ha un raggio atomico maggiore dell'atomo di ossigeno. Questa differenza nel raggio atomico rende la forza di attrazione intermolecolare più forte negli atomi con un piccolo raggio che è ossigeno rispetto all'atomo di zolfo.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è superiore al fluoruro di idrogeno?
Il punto di ebollizione dell'acido fluoridrico è 19.500 Celsius che è molto meno rispetto all'acqua.
Il fluoruro è un alogeno e può facilmente reagire con la materia accettando un elettrone da un altro per completare il suo guscio esterno, d'altra parte, gli atomi di idrogeno reagiscono con l'ossigeno formando due legami, quindi le molecole d'acqua diventano altamente elettronegative.
È necessaria più energia per rompere i due legami nell'acqua rispetto al singolo legame tra l'idrogeno e le molecole di fluoruro e quindi il punto di ebollizione dell'acqua è più alto dell'acido fluoridrico.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è superiore al metano?
La formula chimica del metano è CH4 e il suo punto di ebollizione è -1640 Centigrado.
L'atomo di carbonio forma un debole legame intermolecolare tra i legami idrogeno poiché ha un guscio di valenza semipieno stabile mentre l'ossigeno è altamente elettronegativo del carbonio e il legame OH è più forte del legame CH.
La forza di attrazione tra idrogeno e ossigeno è molto maggiore degli atomi di carbonio e idrogeno. Quindi è necessaria più energia per rompere il legame OH rispetto al legame CH, ecco perché l'acqua ha più punto di ebollizione del metano.
Domande frequenti
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è maggiore dell'HCl?
Il punto di ebollizione dell'HCl è -85.050 Celsius che è molto inferiore rispetto al punto di ebollizione dell'acqua.
L'acido cloridrico ha un solo legame idrogeno con il cloro mentre nel caso dell'acqua ha due legami idrogeno con l'atomo di ossigeno. Inoltre, il raggio atomico dell'atomo di cloro è maggiore dell'atomo di ossigeno, quindi la forza di attrazione è bassa.
Perché il punto di ebollizione dell'acqua è superiore all'acetone?
Il punto di ebollizione dell'acetone è 560 Celsius a temperatura ambiente.
La formula chimica dell'acetone è C36O e l'ossigeno forma doppi legami con l'atomo di carbonio. Ha un'elevata pressione di vapore rispetto all'acqua, quindi il punto di ebollizione dell'acetone è inferiore all'acqua.
L'aggiunta di sale all'acqua aumenta il punto di ebollizione dell'acqua?
Dopo aver mescolato il sale con l'acqua, il sale assorbirà l'energia termica fornita all'acqua.
La quantità di energia termica verrà utilizzata per rompere il legame tra le molecole di sale per mescolarsi bene nell'acqua, quindi la temperatura di ebollizione dell'acqua andrà leggermente al di sopra ma rimane approssimativamente a 1000 Solo Celsius.
In che modo il punto di ebollizione dell'acqua influisce sull'aggiunta di zucchero?
Quando lo zucchero si scioglie nell'acqua, la densità dell'acqua aumenta.
Quindi, è necessaria una maggiore quantità di energia termica per far bollire l'acqua e il punto di ebollizione sale a 2120 Centigrado. Una volta che la soluzione raggiunge questa temperatura, l'acqua inizia ad evaporare lasciando dietro di sé lo zucchero poiché è più denso.
Clicca per leggere di più su Punto di ebollizione sotto vuoto.
Leggi anche:
- Densità dell'acqua distillata
- Quando guardo una cannuccia in un bicchiere d'acqua perché sembra piegata o rotta?
- Obiettivo per catturare le cascate
- Densità dell'acqua del fiume
- Densità dell'acqua dolce
- Viscosità dell'acqua
- L'acqua è magnetica
- L'acqua salata conduce l'elettricità
- Misurare la distanza in acqua
- Come calcolare la velocità della luce nell'acqua
Ciao, sono Akshita Mapari. Ho fatto il M.Sc. in Fisica. Ho lavorato su progetti come la modellazione numerica dei venti e delle onde durante i cicloni, la fisica dei giocattoli e le macchine da brivido meccanizzate nei parchi di divertimento basati sulla meccanica classica. Ho seguito un corso su Arduino e ho realizzato alcuni mini progetti su Arduino UNO. Mi piace sempre esplorare nuove zone nel campo della scienza. Personalmente credo che l'apprendimento sia più entusiasmante quando appreso con creatività. Oltre a questo mi piace leggere, viaggiare, strimpellare la chitarra, individuare rocce e strati, fotografare e giocare a scacchi.