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 un gas. Cuando se agrega suficiente energía térmica al líquido para romper las fuerzas intermoleculares, las moléculas pueden salir de la superficie del líquido y convertirse en el estado de vapor del material que se está calentando.

TL; DR (Demasiado largo; Did not Read)

El calor latente de la vaporización no calienta el líquido, sino que rompe los enlaces intermoleculares para permitir la formación del estado de vapor del material. Las moléculas de líquidos están unidas por fuerzas intermoleculares que evitan que se conviertan en un gas cuando el líquido alcanza su punto de ebullición. La cantidad de energía calorífica 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 se sostienen las moléculas juntas y afectan el calor de la vaporización. Estas fuerzas que forman enlaces en las moléculas líquidas se llaman fuerzas de Van der Waals después del 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 neutrales 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 con carga positiva se acerque a un dipolo cargado negativamente. La fuerza de atracción electrostática 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 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 formados por moléculas dipolo forman y rompen continuamente los enlaces dipolo-dipolo con múltiples moléculas. Estos enlaces son el segundo más fuerte de los cuatro tipos.

Enlaces dipolo inducidos por dipolo

Cuando una molécula dipolo se acerca a una molécula neutra, la molécula neutral se carga ligeramente en el punto más cercano al dipolo molécula. 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 un enlace dipolo inducido por dipolo.

Fuerzas de dispersión de Londres

Cuando dos moléculas neutrales se convierten en dipolos temporales porque sus electrones tienen por casualidad recogidos por un lado, las dos moléculas pueden formar un enlace electrostático temporal débil con el lado positivo de una molécula atraída por el lado negativo de otra molécula. Estas fuerzas se llaman fuerzas de dispersión de Londres 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, el las moléculas tienden a permanecer juntas, y el calor latente de vaporización es elevado. 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 correspondiente calor latente de vaporización. 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.