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水とエタノールの沸点ってなぜ違うのですか?

akihabara1700さん

2012/5/619:57:42

水とエタノールの沸点ってなぜ違うのですか?

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iy_1121さん

2012/5/619:58:33

沸点は物質ごとに違うから

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cmj25580さん

編集あり2012/5/1401:36:47

まず、水は、H2Oです。分子量は18で、親水基(-OH基)が占める割合が比較的大きいです。常温常圧で、融点は0℃、沸点100℃です。
一方、エタノールは、C2H5-OHです。分子量は46で、親水基(-OH基)が占める割合は比較的小さいです。常温常圧で、融点は-114℃、沸点は78℃です。

質問者の
<水とエタノールの沸点ってなぜ違うのですか?
と言うことですが、

純粋の水と、純粋の水にエタノールが混ざっている混合物を比較するのであれば、沸点上昇や凝固点降下などの話です。
純粋な水と、純粋なエタノールで比較するのであれば、水とエタノールの分子量や親水基(-OH基)が占める割合によるものです。

epi_paさん の補足を読みました。

分子量と沸点の因果関係は、水素結合の有無や割合に比べれば少ないものの、存在します。
これを考えるには、水素結合があるもので比較してもわからないので、水素結合のないもので考えます。

例えば、ハロゲン単体は、常温常圧で、分子量の少ない順に、
F2(気体)、Cl2(気体)、Br2(液体)、I2(固体)で存在します。
分子量が増えるに従って、融点と沸点が高くなっているからです。

また、希ガス元素は、分子量が増える順番に、融点と沸点は、
He<Na<Ne<Ar<Kr<Xe
のように、高くなっています。

ですが、分子量が増えれば融点や沸点が上がるというのは、絶対では有りません。
アルカリ金属元素では、原子量が増える順番に、融点と沸点は、
Li>Na>K>Rb>Cs
のように、低くなっていきます。
これは、金属結合の単体なので、電子との結合距離が原子量が増えるに従って大きくなるので、束縛力が弱くなる。
なので、低いエネルギーでも融解・蒸発を引き起こすのです。

また、有名なハロゲン化水素(HF、HCl、HBr、HI、)の融点・沸点は、
HFが最も大きくて、『HCl<HBr<HI』と成っています。
あまり好ましくない表記ですが、『HF>>>HCl<HBr<HI』です。
これらは全て、極性分子であり、水素結合も可能な分子なのですが、水素結合の働きが最も良い割合が、HFであったというだけです。それ以外のHCl<HBr<HIの順番は、希ガス元素の沸点融点の関係(単原子分子の融点・沸点は、原子量の増加に伴うものである。)に近いです。

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epi_paさん

編集あり2012/5/901:06:59

水はH2Oという構造をしており、水素結合で強く結合しています。
そのため、沸騰するのにかなりのエネルギーが必要です。
エタノールはCH3CH2OHという構造をしており、水より水素結合が少ないため、沸点は下がります。

補足ですが、分子量は沸点には関係ありません
(質問者が勘違いしないように)

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2012/5/620:30:24

水の分子量は18、エタノールの分子量は46。
エタノールの分子量は水の2.56倍となっており、
分子量だけを考えると、エタノールの方が沸点が高くても
よさそうに思えます。(分子が重いから)

水の沸点は100℃、エタノールの沸点は78.4℃。

しかし、
プロパン(分子量44)は沸点-42.1℃、
プロピレン(分子量42)は沸点-47.6℃
です。(いずれも常温で気体)

結局、沸点は、分子量や、分子の立体構造、
極性、水素結合(水分子で顕著)の有無など、
いろいろな要因が絡み合って決まっています。

アルゴン(原子量40)やクリプトン(原子量84)、
キセノン(原子量131)などの希ガスは、
ほとんど反応要素や非対称性がないので、
沸点はそれぞれ
-186℃、-153℃、-108℃
という特別の低さになります。

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syougoturiさん

2012/5/620:01:04

エタノールにはいろいろな物がまじってできているので
ちがうんですよ
水もいろいろな物がはいってたら沸点がかわります!

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