El calor latente de vaporización es la cantidad de energía térmica que se debe agregar a un líquido en el punto de ebullición para vaporizarlo. El calor se llama latente porque no calienta el líquido. Simplemente supera las fuerzas intermoleculares presentes en el líquido y mantiene unidas las moléculas, evitando que se escapen como gas. Cuando se agrega suficiente energía térmica al líquido para romper las fuerzas intermoleculares, las moléculas quedan libres para salir de la superficie del líquido y convertirse en el estado de vapor del material que se está calentando.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
El calor latente de vaporización no calienta el líquido sino que rompe los enlaces intermoleculares para permitir la formación del estado de vapor del material. Las moléculas de los líquidos están unidas por fuerzas intermoleculares que evitan que se conviertan en gas cuando el líquido alcanza su punto de ebullición. La cantidad de energía térmica que se debe agregar para romper estos enlaces es el calor latente de vaporización.
Enlaces intermoleculares en líquidos
Las moléculas de un líquido pueden experimentar cuatro tipos de fuerzas intermoleculares que mantienen unidas las moléculas y afectan el calor de vaporización. Estas fuerzas que forman enlaces en moléculas líquidas se denominan fuerzas de Van der Waals en honor al físico holandés Johannes van der Waals, quien desarrolló una ecuación de estado para líquidos y gases.
Las moléculas polares tienen una carga ligeramente positiva en un extremo de la molécula y una carga ligeramente negativa en el otro extremo. Se llaman dipolos y pueden formar varios tipos de enlaces intermoleculares. Los dipolos que incluyen un átomo de hidrógeno pueden formar enlaces de hidrógeno. Las moléculas neutrales pueden convertirse en dipolos temporales y experimentar una fuerza llamada fuerza de dispersión de Londres. Romper estos enlaces requiere energía correspondiente al calor de vaporización.
Enlaces de hidrógeno
El enlace de hidrógeno es un enlace dipolo-dipolo que involucra un átomo de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno forman enlaces especialmente fuertes porque el átomo de hidrógeno en una molécula es un protón sin un capa interna de electrones, que permite que el protón cargado positivamente se acerque a un dipolo cargado negativamente cercanamente. La fuerza electrostática de atracción del protón al dipolo negativo es comparativamente alta y el enlace resultante es el más fuerte de los cuatro enlaces intermoleculares de un líquido.
Enlaces dipolo-dipolo
Cuando el extremo cargado positivamente de una molécula polar se une con el extremo cargado negativamente de otra molécula, es un enlace dipolo-dipolo. Los líquidos compuestos por moléculas dipolo forman y rompen continuamente enlaces dipolo-dipolo con múltiples moléculas. Estos lazos son el segundo más fuerte de los cuatro tipos.
Enlaces dipolo inducidos por dipolo
Cuando una molécula de dipolo se acerca a una molécula neutra, la molécula neutra se carga ligeramente en el punto más cercano a la molécula de dipolo. Los dipolos positivos inducen una carga negativa en la molécula neutra, mientras que los dipolos negativos inducen una carga positiva. Las cargas opuestas resultantes se atraen y el enlace débil que se crea se denomina enlace dipolo inducido por dipolo.
Fuerzas de dispersión de Londres
Cuando dos moléculas neutras se convierten en dipolos temporales porque sus electrones se han acumulado por casualidad en un lado, las dos moléculas puede formar un enlace electrostático temporal débil con el lado positivo de una molécula atraído por el lado negativo de otra molécula. Estas fuerzas se denominan fuerzas de dispersión de London y forman el más débil de los cuatro tipos de enlaces intermoleculares de un líquido.
Enlaces y calor de vaporización
Cuando un líquido tiene muchos enlaces fuertes, las moléculas tienden a permanecer juntas y se eleva el calor latente de vaporización. El agua, por ejemplo, tiene moléculas dipolo con el átomo de oxígeno cargado negativamente y los átomos de hidrógeno cargados positivamente. Las moléculas forman fuertes enlaces de hidrógeno y el agua tiene un calor latente de vaporización correspondientemente alto. Cuando no hay enlaces fuertes, calentar un líquido puede liberar fácilmente las moléculas para formar un gas, y el calor latente de vaporización es bajo.
