Wiązania wodorowe — dlaczego woda wrze wysoko

Co się właśnie stało?

Włączyłeś wiązania wodorowe, a temperatura wrzenia skoczyła w górę. Te oddziaływania trzymają cząsteczki razem, więc trudniej zamienić ciecz w parę.

Kiedy powstaje wiązanie wodorowe?

Gdy atom wodoru jest związany z silnie elektroujemnym pierwiastkiem — $\mathrm{N}$, $\mathrm{O}$ lub $\mathrm{F}$ — i „przyciąga się" do wolnej pary elektronowej sąsiedniej cząsteczki:

To oddziaływanie międzycząsteczkowe (nie mylić z wiązaniem kowalencyjnym wewnątrz cząsteczki), ale i tak silniejsze niż zwykłe siły van der Waalsa.

Dlaczego to podnosi temperaturę wrzenia?

Wrzenie to zerwanie oddziaływań między cząsteczkami. Więcej wiązań wodorowych → więcej energii do dostarczenia → wyższa temperatura wrzenia. Dlatego woda ($18\,\mathrm{u}$) wrze w $100^\circ\mathrm{C}$, a siarkowodór $\mathrm{H_2S}$ o większej masie ($34\,\mathrm{u}$) już w $-60^\circ\mathrm{C}$ — bo nie tworzy wiązań wodorowych.

Po co Ci to na maturze:

Zadania „dlaczego woda / amoniak / alkohol wrze wyżej, niż wynika z masy" rozwiązujesz jednym chwytem: sprawdź, czy jest $\mathrm{N\!-\!H}$, $\mathrm{O\!-\!H}$ lub $\mathrm{F\!-\!H}$. Jeśli tak — są wiązania wodorowe i temperatura wrzenia rośnie.

Zapamiętaj: wiązania wodorowe → silniejsze oddziaływania międzycząsteczkowe → wyższa temperatura wrzenia. Szukaj H przy N, O lub F.