Was misst die latente Hitze der Verdampfung?

Die latente Verdampfungsw├Ąrme ist die Menge an W├Ąrmeenergie, die einer Fl├╝ssigkeit am Siedepunkt zugef├╝hrt werden muss, um sie zu verdampfen.

Die latente Verdampfungsw├Ąrme ist die Menge an W├Ąrmeenergie, die einer Fl├╝ssigkeit am Siedepunkt zugef├╝hrt werden muss, um sie zu verdampfen. Die W├Ąrme wird latent genannt, weil sie die Fl├╝ssigkeit nicht aufheizt. Es ├╝berwindet lediglich die intermolekularen Kr├Ąfte, die in der Fl├╝ssigkeit vorhanden sind und die Molek├╝le zusammenhalten, so dass sie nicht als Gas entweichen k├Ânnen. Wenn der Fl├╝ssigkeit gen├╝gend W├Ąrmeenergie hinzugef├╝gt wird, um die intermolekularen Kr├Ąfte zu unterbrechen, k├Ânnen die Molek├╝le die Oberfl├Ąche der Fl├╝ssigkeit verlassen und zum Dampfzustand des zu erhitzenden Materials werden.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Die latente Verdampfungsw├Ąrme erhitzt die Fl├╝ssigkeit nicht, sondern bricht intermolekulare Bindungen, um die Bildung des Dampfzustands des Materials zu erm├Âglichen. Die Molek├╝le von Fl├╝ssigkeiten sind durch intermolekulare Kr├Ąfte gebunden, die verhindern, dass sie zu einem Gas werden, wenn die Fl├╝ssigkeit ihren Siedepunkt erreicht. Die Menge an W├Ąrmeenergie, die hinzugef├╝gt werden muss, um diese Bindungen zu brechen, ist die latente Verdampfungsw├Ąrme.

Intermolekulare Bindungen in Fl├╝ssigkeiten

Die Molek├╝le einer Fl├╝ssigkeit k├Ânnen vier Arten intermolekularer Kr├Ąfte erfahren, die die Molek├╝le zusammenhalten und die Verdampfungsw├Ąrme beeinflussen. Diese Kr├Ąfte, die Bindungen in fl├╝ssigen Molek├╝len bilden, nennt man Van-der-Waals-Kr├Ąfte nach dem niederl├Ąndischen Physiker Johannes van der Waals, der eine Zustandsgleichung f├╝r Fl├╝ssigkeiten und Gase entwickelte.

Polare Molek├╝le haben eine leicht positive Ladung an einem Ende des Molek├╝ls und eine leicht negative Ladung am anderen Ende. Sie werden Dipole genannt und k├Ânnen verschiedene intermolekulare Bindungen bilden. Dipole, die ein Wasserstoffatom enthalten, k├Ânnen Wasserstoffbr├╝cken bilden. Neutrale Molek├╝le k├Ânnen zu tempor├Ąren Dipolen werden und erfahren eine Kraft, die London Dispersionskraft genannt wird. Das Brechen dieser Bindungen erfordert Energie, die der Verdampfungsw├Ąrme entspricht.

Wasserstoffbr├╝cken

Die Wasserstoffbr├╝cke ist eine Dipol-Dipol-Bindung, an der ein Wasserstoffatom beteiligt ist. Wasserstoffatome bilden besonders starke Bindungen, weil das Wasserstoffatom in einem Molek├╝l ein Proton ohne innere Elektronenh├╝lle ist, wodurch sich das positiv geladene Proton einem negativ geladenen Dipol eng ann├Ąhern kann. Die elektrostatische Anziehungskraft des Protons zum negativen Dipol ist vergleichsweise hoch, und die resultierende Bindung ist die st├Ąrkste der vier intermolekularen Bindungen einer Fl├╝ssigkeit.

Dipol-Dipol-Bindungen

Wenn das positiv geladene Ende eines polaren Molek├╝ls mit dem negativ geladenen Ende eines anderen Molek├╝ls verbunden ist, handelt es sich um eine Dipol-Dipol-Bindung. Fl├╝ssigkeiten, die aus Dipolmolek├╝len bestehen, bilden und brechen kontinuierlich Dipol-Dipol-Bindungen mit mehreren Molek├╝len. Diese Bindungen sind die zweitst├Ąrksten der vier Arten.

Dipol-induzierte Dipol-Bindungen

Wenn sich ein Dipolmolek├╝l einem neutralen Molek├╝l n├Ąhert, wird das neutrale Molek├╝l an dem Punkt, der dem Dipolmolek├╝l am n├Ąchsten ist, leicht geladen. Positive Dipole induzieren eine negative Ladung im neutralen Molek├╝l, w├Ąhrend 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 Dispersionskr├Ąfte

Wenn zwei neutrale Molek├╝le zu tempor├Ąren Dipolen werden, weil ihre Elektronen sich zuf├Ąllig auf einer Seite gesammelt haben, k├Ânnen die zwei Molek├╝le eine schwache tempor├Ąre elektrostatische Bindung bilden, wobei die positive Seite eines Molek├╝ls von der negativen Seite eines anderen Molek├╝ls angezogen wird. Diese Kr├Ąfte werden London-Dispersionskr├Ąfte genannt und bilden die schw├Ąchste der vier Arten von intermolekularen Bindungen einer Fl├╝ssigkeit.

Bindungen und Verdampfungsw├Ąrme

Wenn eine Fl├╝ssigkeit viele starke Bindungen hat, neigen die Molek├╝le dazu, zusammen zu bleiben, und die latente Verdampfungsw├Ąrme ist erh├Âht. Wasser hat beispielsweise Dipolmolek├╝le mit negativ geladenem Sauerstoffatom und positiv geladenen Wasserstoffatomen. Die Molek├╝le bilden starke Wasserstoffbr├╝cken und Wasser hat eine entsprechend hohe latente Verdampfungsw├Ąrme. Wenn keine starken Bindungen vorhanden sind, kann das Erw├Ąrmen einer Fl├╝ssigkeit die Molek├╝le leicht freisetzen, um ein Gas zu bilden, und die latente Verdampfungsw├Ąrme ist niedrig.

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