Hvad er den dårlige fordampervarme?

Fordampningens latente varme er den mængde varmeenergi, der skal tilsættes til en væske ved kogepunktet for at fordampe det. Varmen kaldes latent, fordi den ikke opvarmer væsken. Det overvinder kun de intermolekylære kræfter, som er til stede i væsken og holder molekylerne sammen, og forhindrer dem i at flygte som en gas. Når der tilsættes tilstrækkelig varmeenergi til væsken til at bryde de intermolekylære kræfter, er molekylerne fri til at forlade væskens overflade og bliver dampens tilstand af opvarmning. <<4> TL; DR (For længe; Ikke læst)

Den latente varme fra fordampningen opvarmer ikke væsken, men bryder snarere intermolekylære bindinger for at tillade dannelsen af ​​dampets tilstand i materialet. Væskemolekylerne er bundet af intermolekylære kræfter, der forhindrer dem i at blive en gas, når væsken når sit kogepunkt. Mængden af ​​varmeenergi, der skal tilsættes for at bryde disse bindinger, er fordampningens latente varme.

Intermolekylære bindinger i væsker

Væskens molekyler kan opleve fire typer af intermolekylære kræfter, der holder molekylerne sammen og påvirker fordampningsvarmen. Disse kræfter, der danner bindinger i flydende molekyler, kaldes Van der Waals-styrker efter den nederlandske fysiker Johannes van der Waals, der udviklede en statelig ligevægt for væsker og gasser.

Polære molekyler har en lidt positiv ladning i den ene ende af molekylet og en lidt negativ ladning i den anden ende. De kaldes dipoler, og de kan danne flere typer af intermolekylære bindinger. Dipoler, der indbefatter et hydrogenatom, kan danne hydrogenbindinger. Neutrale molekyler kan blive midlertidige dipoler og opleve en kraft kaldet London dispersion force. At bryde disse obligationer kræver energi svarende til fordampningsvarmen.

Hydrogenbindinger

Hydrogenbindingen er en dipol-dipolbinding, der involverer et hydrogenatom. Hydrogenatomer danner særligt stærke bindinger, fordi hydrogenatomet i et molekyle er en proton uden en indre skal af elektroner, hvilket gør det muligt for det positivt ladede proton at nærme sig en negativt ladet dipol tæt. Den elektrostatiske kraft af tiltrækningen af ​​protonen til den negative dipol er forholdsvis høj, og den resulterende binding er den stærkeste af de fire intermolekylære bindinger af en væske.

Dipole-Dipolbindinger

Når positivt ladet ende af polære molekylbindinger med den negativt ladede ende af et andet molekyle, er det en dipol-dipolbinding. Væsker fremstillet af dipolmolekyler danner kontinuerligt og bryder dipole-dipolbindinger med flere molekyler. Disse bindinger er den næststørste af de fire typer.

Når et dipolmolekyle nærmer sig et neutralt molekyle, bliver det neutrale molekyle lidt opladet ved det punkt, der er tættest på dipolen molekyle. Positive dipoler inducerer en negativ ladning i det neutrale molekyle, medens negative dipoler inducerer en positiv ladning. De resulterende modsatte ladninger tiltrækker, og den svage binding der oprettes kaldes en dipolinduseret dipolbinding.

London Dispersion Forces

Når to neutrale molekyler bliver midlertidige dipoler fordi deres elektroner har tilfældigt indsamlet på den ene side, kan de to molekyler danne en svag midlertidig elektrostatisk binding med den positive side af et molekyle tiltrukket af den negative side af et andet molekyle. Disse kræfter kaldes London-spredningskræfter, og de udgør de svageste af de fire typer af væskes intermolekylære bindinger.

Bånd og fordampningsvarme

Når en væske har mange stærke bindinger, molekyler har tendens til at forblive sammen, og den latente varmefordamning er forhøjet. Vand har for eksempel dipolmolekyler med oxygenatomet negativt ladet, og hydrogenatomerne positivt ladet. Molekylerne danner stærke hydrogenbindinger, og vand har en tilsvarende høj latent varmefordamning. Når der ikke er stærke bindinger, kan opvarmning af en væske nemt frigøre molekylerne til dannelse af en gas, og den fordampede fordampningsvarme er lav.