Par John Brennan
Mis à jour le 24 mars 2022
Les points d'ébullition varient selon la structure moléculaire. Le point d’ébullition de l’eau à pression atmosphérique est de 100°C (212°F). De nombreux gaz bouillent bien en dessous de la température ambiante, et certains liquides, comme l'éthanol, ont également un point d'ébullition plus bas que l'eau.
Les gaz atmosphériques courants, notamment l'azote (N₂), l'oxygène (O₂), le dioxyde de carbone, le chlore (Cl₂) et l'hydrogène, bout à des températures bien inférieures à 100 °C. L'hélium liquide, par exemple, a le point d'ébullition le plus bas de toutes les substances, à environ –452°F (-268,9°C), soit seulement 4,2°C au-dessus du zéro absolu. Ces exemples illustrent que la classification d'une substance en tant que gaz ou liquide dépend entièrement de la température et de la pression.
L'eau est une molécule polaire avec un moment dipolaire; les hydrocarbures tels que les composants de l’essence sont apolaires. Leurs forces intermoléculaires sont dominées par les forces de dispersion de London, qui se renforcent avec l'augmentation de la taille moléculaire. Par conséquent, les petites molécules non polaires bout généralement à des températures plus basses que l'eau, car leurs interactions plus faibles nécessitent moins d'énergie pour se vaporiser.
Les alcools sont polaires et capables de former des liaisons hydrogène, mais ils ne peuvent généralement former qu'une seule liaison hydrogène par molécule, contre deux pour l'eau. En conséquence, les alcools ont des points d’ébullition plus élevés que les hydrocarbures comparables mais inférieurs à ceux de l’eau. La distillation profite de cette différence pour concentrer l'éthanol dans des boissons comme le whisky.
Les éthers – composés dans lesquels un atome d'oxygène relie deux atomes de carbone – sont légèrement polaires mais manquent de capacité de liaison hydrogène, ce qui leur confère des points d'ébullition plus bas que l'eau. L'ammoniac (NH₃) est un autre exemple ; il bout à –33°C et se trouve sous forme de gaz à température ambiante, se dissolvant facilement dans l’eau. Ces composés et d'autres démontrent en outre comment la structure moléculaire dicte le comportement d'ébullition.