Den latente fordampningsvarmen er mengden varmeenergi som må tilsettes en væske ved kokepunktet for å fordampe den. Varmen kalles latent fordi den ikke varmer opp væsken. Den overvinner bare de intermolekylære kreftene i væsken og holder molekylene sammen, og forhindrer dem i å rømme som en gass. Når nok varmeenergi tilsettes væsken for å bryte de intermolekylære kreftene, står molekylene fritt til å forlate overflaten av væsken og blir damptilstanden til materialet som varmes opp.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Den latente fordampningsvarmen varmer ikke opp væsken, men bryter heller intermolekylære bindinger for å tillate dannelse av materialets damptilstand. Væskemolekylene er bundet av intermolekylære krefter som hindrer dem i å bli en gass når væsken når kokepunktet. Mengden varmeenergi som må tilsettes for å bryte disse bindingene, er den latente fordampningsvarmen.
Intermolekylære obligasjoner i væsker
Molekylene i en væske kan oppleve fire typer intermolekylære krefter som holder molekylene sammen og påvirker fordampningsvarmen. Disse kreftene som danner bindinger i flytende molekyler kalles Van der Waals-krefter etter den nederlandske fysikeren Johannes van der Waals som utviklet en tilstandsligning for væsker og gasser.
Polare molekyler har en litt positiv ladning i den ene enden av molekylet og en litt negativ ladning i den andre enden. De kalles dipoler, og de kan danne flere typer intermolekylære bindinger. Dipoler som inkluderer et hydrogenatom kan danne hydrogenbindinger. Nøytrale molekyler kan bli midlertidige dipoler og oppleve en kraft som kalles London-dispersjonsstyrken. Å bryte disse bindingene krever energi som tilsvarer fordampningsvarmen.
Hydrogenobligasjoner
Hydrogenbindingen er en dipol-dipolbinding som involverer et hydrogenatom. Hydrogenatomer danner spesielt sterke bindinger fordi hydrogenatomet i et molekyl er en proton uten et indre skall av elektroner, som gjør det mulig for den positivt ladede protonen å nærme seg en negativt ladet dipol tett. Den elektrostatiske tiltrekningskraften til protonen til den negative dipolen er relativt høy, og den resulterende bindingen er den sterkeste av de fire intermolekylære bindingene i en væske.
Dipole-Dipole Obligasjoner
Når den positivt ladede enden av et polært molekyl binder seg til den negativt ladede enden av et annet molekyl, er det en dipol-dipolbinding. Væsker som består av dipolmolekyler, danner kontinuerlig og bryter dipol-dipolbindinger med flere molekyler. Disse obligasjonene er den nest sterkeste av de fire typene.
Dipole-induserte dipolobligasjoner
Når et dipolmolekyl nærmer seg et nøytralt molekyl, blir det nøytrale molekylet litt ladet på punktet nærmest dipolmolekylet. Positive dipoler induserer en negativ ladning i det nøytrale molekylet mens negative dipoler induserer en positiv ladning. De resulterende motsatte ladningene tiltrekker seg, og den svake bindingen som opprettes kalles en dipolindusert dipolbinding.
London Dispersion Forces
Når to nøytrale molekyler blir midlertidige dipoler fordi deres elektroner ved en tilfeldighet er samlet på den ene siden, de to molekylene kan danne en svak midlertidig elektrostatisk binding med den positive siden av ett molekyl tiltrukket av den negative siden av et annet molekyl. Disse kreftene kalles London-dispersjonskrefter, og de danner den svakeste av de fire typene intermolekylære bindinger av en væske.
Obligasjoner og fordampningsvarme
Når en væske har mange sterke bindinger, har molekylene en tendens til å holde seg sammen, og den latente fordampningsvarmen er forhøyet. Vann har for eksempel dipolmolekyler med oksygenatomet negativt ladet og hydrogenatomene positivt ladet. Molekylene danner sterke hydrogenbindinger, og vann har en tilsvarende høy latent fordampningsvarme. Når det ikke er sterke bindinger, kan oppvarming av en væske lett frigjøre molekylene for å danne en gass, og den latente fordampningsvarmen er lav.