Waarom is water een vloeistof bij kamertemperatuur, terwijl zuurstof en waterstof dat niet zijn ?

Dat heeft te maken met de polariteit van het watermolecuul.

Atomen zitten bij moleculaire stoffen aan elkaar door middel van bindingen die tot stand komen door gemeenschappelijke elektronenparen tussen de atomen, ook wel vanderwaalsbindingen. Dit zijn relatief zwakke bindingen, daarom zijn veel moleculaire stoffen, zo ook waterstof en zuurstof, bij kamertemperatuur gasvormig. Er is namelijk minder energie (een lagere temperatuur) nodig om de moleculen uit elkaar te krijgen, dus zullen ze bij lagere temperaturen al gasvormig worden.

Water is ook een moleculaire stof. Waarom is het dan vloeibaar bij kamertemperatuur?

Bij het watermolecuul, H2O, trekt het zuurstofatoom iets harder aan de elektronen van het elektronenpaar dan de waterstofatomen, waardoor het zuurstofatoom een kleine negatieve lading krijgt en de waterstofatomen een kleine positieve lading. Daarom heet dit een dipoolmolecuul, er is sprake van een pluspool en een minpool. Het molecuul zelf is echter nog steeds ongeladen. Stoffen die bestaan uit dipolen zijn polaire stoffen.

Maar zoals je misschien weet, trekken negatieve en positieve ladingen elkaar aan. De negatieve kant van het watermolecuul (het zuurstofatoom) wordt dus aangetrokken door de positieve kant van andere watermoleculen in jouw vloeistof, de waterstofatomen in die moleculen. Dit type binding dat ontstaat tussen een O en een H (maar ook bij bijvoorbeeld een stikstofatoom en een waterstofatoom) wordt een waterstofbrug genoemd.

Deze intermoleculaire bindingen zijn relatief sterk, en hebben als resultaat dat er meer energie nodig is om de watermoleculen als het ware los van elkaar te krijgen, en ze dus gasvormig te krijgen. Daarom is water bij kamertemperatuur een vloeistof. Stoffen waarbij waterstofbruggen kunnen worden gevormd, hebben in het algemeen een hoger kookpunt dan soortgelijke stoffen waarbij geen waterstofbruggen kunnen worden gevormd.

Toegevoegd na 4 minuten:
Sorry, correctie: vanderwaalsbinding moet simpelweg atoombinding zijn.