Den latente fordampningsvarme er den mængde varmeenergi, der skal tilsættes en væske ved kogepunktet for at fordampe den. Varmen kaldes latent, fordi den ikke opvarmer væsken. Det overvinder blot de intermolekylære kræfter, der findes i væsken og holder molekylerne sammen, og forhindrer dem i at undslippe som en gas. Når der tilsættes tilstrækkelig varmeenergi til væsken til at bryde de intermolekylære kræfter, er molekylerne fri til at forlade overfladen af væsken og blive damptilstanden af det materiale, der opvarmes.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Den latente fordampningsvarme varmer ikke væsken op, men bryder snarere intermolekylære bindinger for at tillade dannelse af materialets damptilstand. Væskemolekylerne er bundet af intermolekylære kræfter, der forhindrer dem i at blive en gas, når væsken når sit kogepunkt. Mængden af varmeenergi, der skal tilføjes for at bryde disse bindinger, er den latente fordampningsvarme.
Intermolekylære obligationer i væsker
Molekylerne i en væske kan opleve fire typer intermolekylære kræfter, der holder molekylerne sammen og påvirker fordampningsvarmen. Disse kræfter, der danner bindinger i flydende molekyler, kaldes Van der Waals-kræfter efter den hollandske fysiker Johannes van der Waals, der udviklede en tilstandsligning for væsker og gasser.
Polære molekyler har en lidt positiv ladning i den ene ende af molekylet og en lidt negativ ladning i den anden ende. De kaldes dipoler, og de kan danne flere typer intermolekylære bindinger. Dipoler, der inkluderer et hydrogenatom, kan danne hydrogenbindinger. Neutrale molekyler kan blive midlertidige dipoler og opleve en kraft, der kaldes Londons dispersionsstyrke. At bryde disse bindinger kræver energi svarende til fordampningsvarmen.
Brintobligationer
Hydrogenbindingen er en dipol-dipolbinding, der involverer et hydrogenatom. Brintatomer danner især stærke bindinger, fordi hydrogenatomet i et molekyle er en proton uden en indre skal af elektroner, som gør det muligt for den positivt ladede proton at nærme sig en negativt ladet dipol tæt. Den elektrostatiske tiltrækningskraft af protonen til den negative dipol er forholdsvis høj, og den resulterende binding er den stærkeste af de fire intermolekylære bindinger i en væske.
Dipole-Dipole-obligationer
Når den positivt ladede ende af et polært molekyle binder sig til den negativt ladede ende af et andet molekyle, er det en dipol-dipolbinding. Væsker, der består af dipolmolekyler, danner kontinuerligt og bryder dipol-dipolbindinger med flere molekyler. Disse obligationer er den næststærkeste af de fire typer.
Dipolinducerede dipolobligationer
Når et dipolmolekyle nærmer sig et neutralt molekyle, bliver det neutrale molekyle lidt ladet på det punkt, der er tættest på dipolmolekylet. Positive dipoler inducerer en negativ ladning i det neutrale molekyle, mens negative dipoler inducerer en positiv ladning. De resulterende modsatte ladninger tiltrækker, og den svage binding, der oprettes, kaldes en dipolinduceret dipolbinding.
Londons spredningsstyrker
Når to neutrale molekyler bliver midlertidige dipoler, fordi deres elektroner tilfældigt er samlet på den ene side, de to molekyler kan danne en svag midlertidig elektrostatisk binding med den positive side af et molekyle tiltrukket af den negative side af et andet molekyle. Disse kræfter kaldes dispersionskræfter i London, og de udgør den svageste af de fire typer intermolekylære bindinger i en væske.
Obligationer og fordampningsvarme
Når en væske har mange stærke bindinger, har molekylerne tendens til at forblive sammen, og den latente fordampningsvarme hæves. Vand har for eksempel dipolmolekyler med oxygenatomet negativt ladet og hydrogenatomer positivt ladet. Molekylerne danner stærke hydrogenbindinger, og vand har en tilsvarende høj latent fordampningsvarme. Når der ikke er nogen stærke bindinger, kan opvarmning af en væske let frigøre molekylerne til dannelse af en gas, og den latente fordampningsvarme er lav.