Proč je bod varu vody vysoký: Proč, co, jak a podrobná fakta

Víme, že bod varu vody je 100⁰C a skládá se ze dvou atomů vodíku vázaných s jedním atomem kyslíku. Ale víte všichni, proč je bod varu vody vysoký ve srovnání s čpavkem, H2S, alkoholy, CH4, HF atd.?

Atom kyslíku je vysoce elektronegativní a při vytváření vazeb s atomy vodíku tvoří dva osamocené páry. Tyto osamocené páry umožňují molekule vody tvořit slabou interakci s jinými molekulami vody, takže k rozbití těchto vazeb je potřeba více energie, protože vazba OH vytváří silné mezimolekulární vazby.

Proč je bod varu vody ve vysokých nadmořských výškách nižší?

Podle rovnice ideálního plynu PV=nRT je teplota přímo závislá na tlaku v systému.

Ve vyšších nadmořských výškách je tlak, který je pociťován na objemu vody, nízký a odpovídá tlaku, teplota potřebná k varu vody se také snižuje, a proto je bod varu vody ve vysokých nadmořských výškách nižší.

Podle Charles Law, $V\\propto T$ za stálého tlaku a na základě Boylesova zákona $P\\propto \\frac{1}{V}$ při konstantní teplotě.

Přeskupením můžeme psát,

$V\\propto \\frac{1}{P}$

Kombinací obou rovnic můžeme napsat

$V\\propto \\frac{T}{P}$

Objem plynu bude úměrný počtu molekul tvořících celý objem, tj. $V\\propto n$ .

Rovnice se tedy nyní stává

$V\\propto \\frac{nT}{P}$

Nyní můžeme napsat rovnici ideálního plynu jako

$PV\\propto nT$

$PV = nRT$

kde R je plynová konstanta ( $R = 8.314 \\ J/mol.K$ )

n je množství plynu v molech

V nižších nadmořských výškách je tlak pociťovaný na objekt vysoký kvůli těžkému nadložnímu atmosférickému objemu. Jak se pohybujeme výš a výš, totéž se snižuje. Protože teplota je přímo úměrná tlaku pociťovanému na jednotkový objem hmoty, se snižováním tlaku se teplota odpovídajícím způsobem sníží. Voda se proto vaří při nízkých teplotách ve vyšších nadmořských výškách.

Proč má voda vyšší bod varu, než se očekávalo?

Tepelná energie dodávaná do hmoty je nezbytná k přerušení kovalentních vazeb mezi atomy.

Molekula vody je tvořena atomem vodíku a kyslíku. Vzhledem k tomu, že vodík má pouze jeden valenční elektron, je to vysoce reaktivní prvek a tvoří silnou kovalentní vazbu a k přerušení této vazby je zapotřebí obrovské množství energie.

Molekula vody má dva osamocené páry a tvoří slabou molekulární interakční vazbu s okolními molekulami vody.

V důsledku toho je potřeba dodat vodě větší množství tepla, aby se začala vařit. Teplota varu vody tedy mírně převyšuje očekávanou teplotu varu vody.

Proč je bod varu vody vysoký ve srovnání s organickými sloučeninami s podobnou molekulovou hmotností?

Projekt bod varu jakékoli látky je definována na základě teploty, kterou potřebuje ke změně své fáze.

Viz také Jak najít hybnost z hmoty a rychlosti: Komplexní průvodce

V případě vody je kyslík vázán se dvěma atomy vodíku, zatímco organické sloučeniny jsou tvořeny molekulami uhlíku, které mají z poloviny vyplněnou stabilní elektronovou konfiguraci, takže k přerušení této vazby je potřeba méně energie ve srovnání s vazbami mezi molekulami vody.

Molekuly vody jsou tvořeny adicí dvou molekul vodíku vázaných s jedním atomem kyslíku, zatímco v případě organických látek jsou molekuly vodíku vázány s uhlíkem, který má pouze čtyři valenční elektrony a je považován za zpola vyplněný stabilní obal. . K přerušení vazby mezi vodíkem a uhlíkem je tedy zapotřebí méně tepelné energie, protože uhlík by snadno uvolnil atom vodíku a stal se nejstabilnějším atomem.

Jaký je důvod neobvyklého vysokého bodu varu vody?

Voda vyžaduje více množství tepla pro začátek varu a mění své skupenství z kapalného na páru.

Je to jednoduše proto, že vazby mezi vodíkem a kyslíkem jsou mnohem pevnější, protože vodík je vysoce reaktivní a kyslík má ve valenčním obalu dvě prázdná místa, která mají být vyplněna, která přijímá vytvořením silných intermolekulárních vazeb s atomy vodíku.

Proč je bod varu vody vyšší než u alkoholu?

Projekt bod varu množství kapaliny je založeno hlavně na počtu přítomných vodíkových vazeb.

Alkoholy jsou tvořeny hydroxidovou vazbou párovanou s atomem uhlíku, to znamená, že atomy kyslíku tvoří pár pouze s jedním atomem vodíku, zatímco u molekuly vody sdílejí dva atomy vodíku vazbu s jedním atomem kyslíku.

Na rozdíl od alkoholu je zapotřebí tepelné energie k rozbití pouze jedné vodíkové vazby, zatímco u molekul vody je třeba dodat dvěma vodíkovým můstkům kinetickou energii, která je dvojnásobná než v případě alkoholu.

Proč je bod varu vody vyšší než u amoniaku?

Víme, že voda se vaří při 100 stupních Celsia a bod varu čpavku je -33⁰ C.

Molekuly vody tvoří spolu s vodíkovou vazbou dva osamocené páry, zatímco čpavek tvoří tři vodíkové můstky a pouze jeden osamělý pár, takže k rozbití vazeb v čpavku je potřeba méně energie.

Molekuly vody se skládají ze dvou atomů vodíku vázaných s jedním atomem kyslíku a mají dva osamocené páry, což z nich činí stabilní konfiguraci. Naopak amoniak je tvořen atomem dusíku tvořícím tři vodíkové vazby a má pouze jeden osamocený pár. V molekule amoniaku se tak vytváří pouze jedna mezimolekulární vazba, zatímco ve vodě jsou mezimolekulární vazby dvě, takže k rozbití vazeb ve vodě je potřeba více energie ve srovnání s molekulou amoniaku.

Proč je bod varu vody vyšší než ethanol?

Bod varu ethanolu je 78.37⁰ Celcius a molekulární vzorec je C2H6O.

Viz také Vede draslík elektřinu? 9 faktů, které byste měli vědět

Ethanol má vazbu –OH a patří do kategorie alkoholů. Energie potřebná k přerušení vazeb mezi uhlíkem a jednoduchou vazbou mezi vodíkem a kyslíkem je menší ve srovnání s energií potřebnou k přerušení silných intermolekulárních vazeb dvou vodíků s jedním atomem kyslíku.

Jak bylo uvedeno výše, můžeme pochopit, proč alkoholy vyžadují méně tepelné energie k rozbití vazeb ve srovnání s molekulami vody. Ethanol je také jedním z alkoholů a má celkem 6 vodíkových můstků, ale ne tak silnou a stabilní konfiguraci a intermolekulární vazbu, jako je tomu u vody.

Proč je bod varu vody vyšší než u sirovodíku?

Voda i sirovodík tvoří stejný počet vodíkových vazeb, ale liší se pouze atomové číslo.

Vazba mezi molekulami vody je silnější ve srovnání se sirovodíkem, protože atom kyslíku je menší než síra. Vzhledem k tomu, že atom síry je větší, elektrony budou bránit jádrům atomu, a proto tvoří slabou přitažlivou sílu.

Ačkoli jsou valenční elektrony atomu kyslíku i atomu síry stejné, atomové číslo kyslíku je 8 a atomu síry je 16, atom síry má tedy větší poloměr než atom kyslíku. Tento rozdíl v atomovém poloměru činí intermolekulární přitažlivou sílu silnější v atomech s malým poloměrem, kterým je kyslík než atom síry.

Proč je bod varu vody vyšší než fluorovodík?

Bod varu fluorovodíku je 19.50⁰ Celsia, což je mnohem méně ve srovnání s vodou.

Fluor je halogen a může snadno reagovat s hmotou přijímající elektron od jiné, aby dokončil svůj vnější obal, na druhé straně atomy vodíku reagují s kyslíkem za vzniku dvou vazeb, takže molekuly vody se stávají vysoce elektronegativními.

K rozbití dvou vazeb ve vodě je zapotřebí více energie než jednoduché vazby mezi molekulami vodíku a fluoridu, a proto je bod varu vody vyšší než u fluorovodíku.

Proč je bod varu vody vyšší než metan?

Chemický vzorec metanu je CH4 a jeho bod varu je -164⁰ Celsia.

Atom uhlíku tvoří slabé mezimolekulární vazby mezi vodíkovými vazbami, protože má stabilní zpola vyplněný valenční obal, zatímco kyslík je vysoce elektronegativní než uhlík a vazba OH je silnější než vazba CH.

Přitažlivá síla mezi vodíkem a kyslíkem je mnohem větší než mezi atomy uhlíku a vodíku. K přerušení vazby OH je tedy potřeba více energie ve srovnání s vazbou CH, proto má voda vyšší bod varu než metan.

Viz také Mikroskop ve studiích proteinů: Odhalení tajemství molekulárních struktur

Často kladené otázky

Proč je bod varu vody vyšší než HCl?

Bod varu HCl je -85.05⁰ Celsia, což je mnohem méně ve srovnání s bodem varu vody.

Kyselina chlorovodíková má pouze jednu vodíkovou vazbu s chlorem, zatímco v případě vody má dvě vodíkové vazby s atomem kyslíku. Navíc atomový poloměr atomu chloru je větší než atom kyslíku, takže přitažlivá síla je nízká.

Proč je bod varu vody vyšší než aceton?

Bod varu acetonu je 56⁰ Celsia při pokojové teplotě.

Chemický vzorec acetonu je C36O a kyslík tvoří dvojné vazby s atomem uhlíku. Má vysoký tlak par ve srovnání s vodou, takže bod varu acetonu je nižší než u vody.

Zvyšuje přidání soli do vody bod varu vody?

Po smíchání soli s vodou sůl absorbuje tepelnou energii dodávanou do vody.

Množství tepelné energie bude využito k přerušení vazby mezi molekulami soli, aby se dobře promíchala ve vodě, takže teplota varu vody mírně stoupne, ale zůstane přibližně 100⁰ Pouze Celsia.

Jak bod varu vody ovlivňuje přidávání cukru do ní?

Jak se cukr rozpouští ve vodě, hustota vody stoupá.

K varu vody je tedy potřeba větší množství tepelné energie a bod varu stoupá až na 212⁰ Celsia. Jakmile roztok dosáhne této teploty, voda se začne odpařovat a zanechá za sebou cukr, protože je hustší.

Klikněte a přečtěte si více Bod varu pod vakuem.

Také čtení:

AKŠITA MAPARI

Ahoj, jsem Akshita Mapari. Udělal jsem Mgr. ve fyzice. Pracoval jsem na projektech jako Numerické modelování větrů a vln během cyklonu, Fyzika hraček a mechanizované vzrušující stroje v zábavním parku založeném na klasické mechanice. Absolvoval jsem kurz na Arduinu a dokončil jsem několik mini projektů na Arduinu UNO. Vždy rád prozkoumávám nové oblasti v oblasti vědy. Osobně věřím, že učení je větší nadšení, když se učí kreativně. Kromě toho rád čtu, cestuji, brnkám na kytaru, určuji kameny a vrstvy, fotím a hraji šachy.