O que o calor latente de vaporização mede?

O calor latente de vaporização é a quantidade de energia térmica que deve ser adicionada a um líquido no ponto de ebulição para vaporizá-lo. O calor é denominado latente porque não aquece o líquido. Ele simplesmente supera as forças intermoleculares presentes no líquido e mantém as moléculas juntas, evitando que escapem como um gás. Quando energia térmica suficiente é adicionada ao líquido para quebrar as forças intermoleculares, as moléculas ficam livres para deixar a superfície do líquido e se tornar o estado de vapor do material que está sendo aquecido.

TL; DR (muito longo; Não li)

O calor latente de vaporização não aquece o líquido, mas sim quebra as ligações intermoleculares para permitir a formação do estado de vapor do material. As moléculas dos líquidos são ligadas por forças intermoleculares que as impedem de se tornarem um gás quando o líquido atinge seu ponto de ebulição. A quantidade de energia térmica que deve ser adicionada para quebrar essas ligações é o calor latente de vaporização.

As moléculas de um líquido podem experimentar quatro tipos de forças intermoleculares que mantêm as moléculas juntas e afetam o calor da vaporização. Essas forças que formam ligações em moléculas líquidas são chamadas de forças de Van der Waals em homenagem ao físico holandês Johannes van der Waals, que desenvolveu uma equação de estado para líquidos e gases.

As moléculas polares têm uma carga ligeiramente positiva em uma extremidade da molécula e uma carga ligeiramente negativa na outra. Eles são chamados de dipolos e podem formar vários tipos de ligações intermoleculares. Os dipolos que incluem um átomo de hidrogênio podem formar ligações de hidrogênio. Moléculas neutras podem se tornar dipolos temporários e experimentar uma força chamada força de dispersão de London. Romper essas ligações requer energia correspondente ao calor de vaporização.

A ligação de hidrogênio é uma ligação dipolo-dipolo que envolve um átomo de hidrogênio. Os átomos de hidrogênio formam ligações especialmente fortes porque o átomo de hidrogênio em uma molécula é um próton sem um camada interna de elétrons, que permite que o próton carregado positivamente se aproxime de um dipolo carregado negativamente de perto. A força eletrostática de atração do próton para o dipolo negativo é comparativamente alta, e a ligação resultante é a mais forte das quatro ligações intermoleculares de um líquido.

Quando a extremidade carregada positivamente de uma molécula polar se liga à extremidade carregada negativamente de outra molécula, é uma ligação dipolo-dipolo. Líquidos compostos por moléculas dipolo se formam continuamente e quebram as ligações dipolo-dipolo com várias moléculas. Esses laços são o segundo mais forte dos quatro tipos.

Quando uma molécula dipolo se aproxima de uma molécula neutra, a molécula neutra torna-se levemente carregada no ponto mais próximo da molécula dipolo. Os dipolos positivos induzem uma carga negativa na molécula neutra, enquanto os dipolos negativos induzem uma carga positiva. As cargas opostas resultantes são atraídas e a ligação fraca que é criada é chamada de ligação dipolo induzida por dipolo.

Quando duas moléculas neutras tornam-se dipolos temporários porque seus elétrons foram por acaso coletados em um lado, as duas moléculas pode formar uma ligação eletrostática temporária fraca com o lado positivo de uma molécula atraída para o lado negativo de outra molécula. Essas forças são chamadas de forças de dispersão de London e formam o mais fraco dos quatro tipos de ligações intermoleculares de um líquido.

Quando um líquido tem muitas ligações fortes, as moléculas tendem a permanecer juntas e o calor latente de vaporização é elevado. A água, por exemplo, tem moléculas dipolares com o átomo de oxigênio carregado negativamente e os átomos de hidrogênio carregados positivamente. As moléculas formam fortes ligações de hidrogênio, e a água tem um calor latente de vaporização correspondentemente alto. Quando não há ligações fortes, o aquecimento de um líquido pode facilmente liberar as moléculas para formar um gás, e o calor latente de vaporização é baixo.