Le benzène a un point d'ébullition plus bas (80,1 °C) que le toluène (110,6 °C) en raison de ses forces intermoléculaires plus fortes. Les molécules de benzène sont maintenues ensemble par des forces de dispersion de Londres plus fortes que celles du toluène. Les forces de dispersion de Londres sont des attractions temporaires qui surviennent en raison du mouvement constant des électrons au sein de la molécule.

La distribution symétrique des électrons dans le benzène permet un empilement efficace des molécules, maximisant ainsi ces forces de dispersion de Londres. En revanche, le toluène possède un groupe méthyle attaché au cycle benzénique, introduisant une asymétrie et perturbant l’empilement efficace. La présence du groupe méthyle introduit également un obstacle stérique supplémentaire, qui inhibe davantage l'emballage serré des molécules de toluène. En conséquence, les forces intermoléculaires dans le benzène sont plus fortes, conduisant à un point d’ébullition plus bas.

Point de fusion plus élevé du benzène :

Le benzène a un point de fusion beaucoup plus élevé (5,5 °C) que le toluène (-95 °C) en raison de son énergie de réseau plus élevée. À l’état solide, les molécules de benzène sont disposées dans un réseau cristallin hautement ordonné. Les forces de dispersion de London plus fortes dans le benzène contribuent à une structure de réseau plus stable et plus rigide.

D’un autre côté, la présence du groupe méthyle dans le toluène perturbe l’empilement efficace des molécules à l’état solide. Le groupe méthyle empêche le tassement serré et introduit une asymétrie dans la structure du réseau, ce qui entraîne des forces intermoléculaires plus faibles. Cette structure de réseau plus faible dans le toluène conduit à un point de fusion plus bas.

En résumé, le point d’ébullition plus bas du benzène peut être attribué à ses forces intermoléculaires plus fortes à l’état liquide, tandis que son point de fusion plus élevé est une conséquence de son énergie de réseau plus forte à l’état solide.