Latentní teplo odpařování je množství tepelné energie, které se musí přidat do kapaliny v bodě varu, aby se odpařila. Teplo se nazývá latentní, protože neohřívá kapalinu. Pouze překonává mezimolekulární síly přítomné v kapalině a drží molekuly pohromadě a brání jim v úniku jako plyn. Když se do kapaliny přidá dostatek tepelné energie k rozbití mezimolekulárních sil, molekuly mohou volně opouštět povrch kapaliny a stát se parním stavem ohřívaného materiálu.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Latentní výparné teplo neohřívá kapalinu, nýbrž rozbíjí mezimolekulární vazby, což umožňuje tvorbu parního stavu materiálu. Molekuly kapalin jsou vázány mezimolekulárními silami, které jim brání stát se plynem, když kapalina dosáhne bodu varu. Množství tepelné energie, které musí být přidáno k rozbití těchto vazeb, je latentní výparné teplo.
Mezimolekulární vazby v kapalinách
Molekuly kapaliny mohou zažít čtyři typy mezimolekulárních sil, které drží molekuly pohromadě a ovlivňují výparné teplo. Tyto síly, které tvoří vazby v molekulách kapalin, se nazývají Van der Waalsovy síly po nizozemském fyzikovi Johannesovi van der Waalsovi, který vyvinul stavovou rovnici pro kapaliny a plyny.
Polární molekuly mají mírně pozitivní náboj na jednom konci molekuly a mírně negativní náboj na druhém konci. Nazývají se dipóly a mohou tvořit několik typů mezimolekulárních vazeb. Dipoly, které obsahují atom vodíku, mohou tvořit vodíkové vazby. Neutrální molekuly se mohou stát dočasnými dipóly a zažít sílu zvanou London disperzní síla. Rozbití těchto vazeb vyžaduje energii odpovídající výparnému teplu.
Vodíkové vazby
Vodíková vazba je dipól-dipólová vazba, která zahrnuje atom vodíku. Atomy vodíku tvoří obzvláště silné vazby, protože atom vodíku v molekule je proton bez vnitřní obal elektronů, který umožňuje kladně nabitému protonu přiblížit se záporně nabitému dipólu úzce. Elektrostatická síla přitahování protonu k zápornému dipólu je poměrně vysoká a výsledná vazba je nejsilnější ze čtyř mezimolekulárních vazeb kapaliny.
Dipól-dipólové dluhopisy
Když se kladně nabitý konec polární molekuly váže se záporně nabitým koncem jiné molekuly, jedná se o vazbu dipól-dipól. Kapaliny tvořené molekulami dipólu kontinuálně vytvářejí a porušují dipól-dipólové vazby s více molekulami. Tyto vazby jsou druhým nejsilnějším ze čtyř typů.
Dipólem indukované dipólové dluhopisy
Když se molekula dipólu přiblíží k neutrální molekule, neutrální molekula se mírně nabije v bodě nejblíže molekule dipólu. Pozitivní dipóly indukují negativní náboj v neutrální molekule, zatímco negativní dipóly indukují pozitivní náboj. Výsledné opačné náboje přitahují a slabá vazba, která se vytváří, se nazývá dipólem indukovaná dipólová vazba.
London Dispersion Forces
Když se dvě neutrální molekuly stanou dočasnými dipóly, protože jejich elektrony se náhodou shromáždily na jedné straně, obě molekuly může tvořit slabou dočasnou elektrostatickou vazbu s pozitivní stranou jedné molekuly přitahovanou k negativní straně druhé molekula. Tyto síly se nazývají Londýnské disperzní síly a tvoří nejslabší ze čtyř typů mezimolekulárních vazeb kapaliny.
Vazby a odpařovací teplo
Když má kapalina mnoho silných vazeb, molekuly mají tendenci zůstat pohromadě a latentní teplo odpařování se zvyšuje. Například voda má molekuly dipólu se záporně nabitým atomem kyslíku a kladně nabitými atomy vodíku. Molekuly tvoří silné vodíkové vazby a voda má odpovídajícím způsobem vysoké latentní výparné teplo. Pokud nejsou přítomny žádné silné vazby, může zahřátí kapaliny snadno uvolnit molekuly za vzniku plynu a latentní teplo odpařování je nízké.
