Was misst die latente Hitze der Verdampfung?

Die latente Verdampfungsw√§rme ist die Menge an W√§rmeenergie, die einer Fl√ľssigkeit am Siedepunkt zugef√ľhrt werden muss, um sie zu verdampfen.

Die latente Verdampfungsw√§rme ist die Menge an W√§rmeenergie, die einer Fl√ľssigkeit am Siedepunkt zugef√ľhrt werden muss, um sie zu verdampfen. Die W√§rme wird latent genannt, weil sie die Fl√ľssigkeit nicht aufheizt. Es √ľberwindet lediglich die intermolekularen Kr√§fte, die in der Fl√ľssigkeit vorhanden sind und die Molek√ľle zusammenhalten, so dass sie nicht als Gas entweichen k√∂nnen. Wenn der Fl√ľssigkeit gen√ľgend W√§rmeenergie hinzugef√ľgt wird, um die intermolekularen Kr√§fte zu unterbrechen, k√∂nnen die Molek√ľle die Oberfl√§che der Fl√ľssigkeit verlassen und zum Dampfzustand des zu erhitzenden Materials werden.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Die latente Verdampfungsw√§rme erhitzt die Fl√ľssigkeit nicht, sondern bricht intermolekulare Bindungen, um die Bildung des Dampfzustands des Materials zu erm√∂glichen. Die Molek√ľle von Fl√ľssigkeiten sind durch intermolekulare Kr√§fte gebunden, die verhindern, dass sie zu einem Gas werden, wenn die Fl√ľssigkeit ihren Siedepunkt erreicht. Die Menge an W√§rmeenergie, die hinzugef√ľgt werden muss, um diese Bindungen zu brechen, ist die latente Verdampfungsw√§rme.

Intermolekulare Bindungen in Fl√ľssigkeiten

Die Molek√ľle einer Fl√ľssigkeit k√∂nnen vier Arten intermolekularer Kr√§fte erfahren, die die Molek√ľle zusammenhalten und die Verdampfungsw√§rme beeinflussen. Diese Kr√§fte, die Bindungen in fl√ľssigen Molek√ľlen bilden, nennt man Van-der-Waals-Kr√§fte nach dem niederl√§ndischen Physiker Johannes van der Waals, der eine Zustandsgleichung f√ľr Fl√ľssigkeiten und Gase entwickelte.

Polare Molek√ľle haben eine leicht positive Ladung an einem Ende des Molek√ľls und eine leicht negative Ladung am anderen Ende. Sie werden Dipole genannt und k√∂nnen verschiedene intermolekulare Bindungen bilden. Dipole, die ein Wasserstoffatom enthalten, k√∂nnen Wasserstoffbr√ľcken bilden. Neutrale Molek√ľle k√∂nnen zu tempor√§ren Dipolen werden und erfahren eine Kraft, die London Dispersionskraft genannt wird. Das Brechen dieser Bindungen erfordert Energie, die der Verdampfungsw√§rme entspricht.

Wasserstoffbr√ľcken

Die Wasserstoffbr√ľcke ist eine Dipol-Dipol-Bindung, an der ein Wasserstoffatom beteiligt ist. Wasserstoffatome bilden besonders starke Bindungen, weil das Wasserstoffatom in einem Molek√ľl ein Proton ohne innere Elektronenh√ľlle ist, wodurch sich das positiv geladene Proton einem negativ geladenen Dipol eng ann√§hern kann. Die elektrostatische Anziehungskraft des Protons zum negativen Dipol ist vergleichsweise hoch, und die resultierende Bindung ist die st√§rkste der vier intermolekularen Bindungen einer Fl√ľssigkeit.

Dipol-Dipol-Bindungen

Wenn das positiv geladene Ende eines polaren Molek√ľls mit dem negativ geladenen Ende eines anderen Molek√ľls verbunden ist, handelt es sich um eine Dipol-Dipol-Bindung. Fl√ľssigkeiten, die aus Dipolmolek√ľlen bestehen, bilden und brechen kontinuierlich Dipol-Dipol-Bindungen mit mehreren Molek√ľlen. Diese Bindungen sind die zweitst√§rksten der vier Arten.

Dipol-induzierte Dipol-Bindungen

Wenn sich ein Dipolmolek√ľl einem neutralen Molek√ľl n√§hert, wird das neutrale Molek√ľl an dem Punkt, der dem Dipolmolek√ľl am n√§chsten ist, leicht geladen. Positive Dipole induzieren eine negative Ladung im neutralen Molek√ľl, w√§hrend negative Dipole eine positive Ladung induzieren. Die resultierenden entgegengesetzten Ladungen ziehen an, und die schwache Bindung, die erzeugt wird, wird Dipol-induzierte Dipol-Bindung genannt.

London Dispersionskräfte

Wenn zwei neutrale Molek√ľle zu tempor√§ren Dipolen werden, weil ihre Elektronen sich zuf√§llig auf einer Seite gesammelt haben, k√∂nnen die zwei Molek√ľle eine schwache tempor√§re elektrostatische Bindung bilden, wobei die positive Seite eines Molek√ľls von der negativen Seite eines anderen Molek√ľls angezogen wird. Diese Kr√§fte werden London-Dispersionskr√§fte genannt und bilden die schw√§chste der vier Arten von intermolekularen Bindungen einer Fl√ľssigkeit.

Bindungen und Verdampfungswärme

Wenn eine Fl√ľssigkeit viele starke Bindungen hat, neigen die Molek√ľle dazu, zusammen zu bleiben, und die latente Verdampfungsw√§rme ist erh√∂ht. Wasser hat beispielsweise Dipolmolek√ľle mit negativ geladenem Sauerstoffatom und positiv geladenen Wasserstoffatomen. Die Molek√ľle bilden starke Wasserstoffbr√ľcken und Wasser hat eine entsprechend hohe latente Verdampfungsw√§rme. Wenn keine starken Bindungen vorhanden sind, kann das Erw√§rmen einer Fl√ľssigkeit die Molek√ľle leicht freisetzen, um ein Gas zu bilden, und die latente Verdampfungsw√§rme ist niedrig.

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