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 las moléculas juntas, evitando que se escapen como un gas. cuando se agrega suficiente energía térmica al líquido para romper las fuerzas intermoleculares, las moléculas son libres de abandonar la superficie del líquido y convertirse en el estado de vapor del material que se está calentando.
enlaces intermoleculares en liquidos
Las moléculas de un líquido pueden experimentar cuatro tipos de fuerzas intermoleculares que mantienen unidas a las moléculas y afectan el calor de la vaporización. estas fuerzas que forman enlaces en las moléculas líquidas se llaman fuerzas de van der waals, después de que el físico holandés johannes van der waals, que 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 neutras pueden convertirse en dipolos temporales y experimentar una fuerza llamada la 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 una capa interna de electrones, lo que permite que el protón cargado positivamente se acerque a un dipolo cargado negativamente. 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 al extremo cargado negativamente de otra molécula, se trata de un enlace dipolo-dipolo. Los líquidos formados por moléculas dipolo se forman y rompen de forma continua los enlaces dipolo-dipolo con múltiples moléculas. Estos bonos son los segundos más fuertes 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 llama enlace dipolo inducido por dipolo.
fuerzas de dispersión de Londres
cuando dos moléculas neutrales se convierten en dipolos temporales debido a que sus electrones se han acumulado al azar en un lado, las dos moléculas pueden formar un enlace electrostático temporal débil con el lado positivo de una molécula atraído al lado negativo de otra molécula. estas fuerzas se denominan fuerzas de dispersión de Londres y forman el más débil de los cuatro tipos de enlaces intermoleculares de un líquido.
Vínculos y calor de vaporización.
Cuando un líquido tiene muchos enlaces fuertes, las moléculas tienden a permanecer juntas y el calor latente de vaporización se eleva. El agua, por ejemplo, tiene moléculas de 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, el calentamiento de un líquido puede liberar fácilmente las moléculas para formar un gas, y el calor latente de la vaporización es bajo.