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 chamado latente porque não aquece o líquido. Ele apenas supera as forças intermoleculares presentes no líquido e mantém as moléculas juntas, impedindo-as de escapar como um gás. Quando energia térmica suficiente é adicionada ao líquido para romper 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 (Too Long; O calor latente de vaporização não aquece o líquido, mas rompe as ligações intermoleculares para permitir a formação do estado de vapor do material. As moléculas de líquidos são ligadas por forças intermoleculares que as impedem de se tornar 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.

Ligações intermoleculares em líquidos

As moléculas de um líquido podem experimentar quatro tipos de forças intermoleculares que seguram 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 após o 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 a molécula e uma carga levemente negativa do outro lado. Eles são chamados de dipolos e podem formar vários tipos de ligações intermoleculares. Dipolos que incluem um átomo de hidrogênio podem formar ligações de hidrogênio. Moléculas neutras podem se transformar em dipolos temporários e experimentar uma força chamada força de dispersão de Londres. Quebrar essas ligações requer energia correspondente ao calor de vaporização.

Ligações de hidrogênio

A ligação de hidrogênio é uma ligação dipolo-dipolo que envolve um átomo de hidrogênio. Átomos de hidrogênio formam ligações especialmente fortes porque o átomo de hidrogênio em uma molécula é um próton sem uma camada interna de elétrons, o que permite que o próton carregado positivamente se aproxime de um dipolo carregado negativamente. 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.

Dipolo-Dipole Bonds

Quando o próton final carregado positivamente de uma molécula polar se liga com a extremidade carregada negativamente de outra molécula, é uma ligação dipolo-dipolo. Líquidos formados por moléculas de dipolo formam e quebram continuamente ligações dipolo-dipolo com múltiplas moléculas. Essas ligações são o segundo mais forte dos quatro tipos.

Ligações Dipolares Induzidas por Dipolo

Quando uma molécula de dipolo se aproxima de uma molécula neutra, a molécula neutra fica ligeiramente carregada no ponto mais próximo do dipolo molécula. Os dipolos positivos induzem uma carga negativa na molécula neutra, enquanto os dipolos negativos induzem uma carga positiva. As cargas opostas resultantes atraem, e a ligação fraca que é criada é chamada de ligação dipolar induzida por dipolo.

Forças de Dispersão de Londres

Quando duas moléculas neutras se tornam dipolos temporários porque seus elétrons têm por acaso coletada em um lado, as duas moléculas podem 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 forças de dispersão de Londres e formam o mais fraco dos quatro tipos de ligações intermoleculares de um líquido.

Ligações e calor de vaporização

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