La chaleur latente de vaporisation est la quantité d'énergie thermique qui doit être ajoutée à un liquide au point d'ébullition pour le vaporiser. La chaleur est appelée latente car elle ne chauffe pas le liquide. Il surmonte simplement les forces intermoléculaires présentes dans le liquide et en maintenant les molécules ensemble, les empêchant de s'échapper comme un gaz. Lorsqu'une quantité suffisante d'énergie thermique est ajoutée au liquide pour rompre les forces intermoléculaires, les molécules sont libres de quitter la surface du liquide et de devenir l'état de vapeur du matériau chauffé.

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La chaleur latente de vaporisation ne chauffe pas le liquide mais brise plutôt les liaisons intermoléculaires pour permettre la formation de l'état de vapeur du matériau. Les molécules de liquides sont liées par des forces intermoléculaires qui les empêchent de devenir un gaz lorsque le liquide atteint son point d'ébullition. La quantité d'énergie thermique qui doit être ajoutée pour rompre ces liaisons est la chaleur latente de vaporisation.

Les liaisons intermoléculaires dans les liquides

Les molécules d'un liquide peuvent présenter quatre types de forces intermoléculaires les molécules ensemble et affectent la chaleur de vaporisation. Ces forces qui forment des liaisons dans les molécules liquides sont appelées forces de Van der Waals après le physicien hollandais Johannes van der Waals qui a développé une équation d'état pour les liquides et les gaz.
Les molécules polaires ont une charge légèrement positive à une extrémité la molécule et une charge légèrement négative à l'autre extrémité. Ils sont appelés dipôles, et ils peuvent former plusieurs types de liaisons intermoléculaires. Les dipôles qui comprennent un atome d'hydrogène peuvent former des liaisons hydrogène. Les molécules neutres peuvent devenir des dipôles temporaires et faire l'expérience d'une force appelée force de dispersion de Londres. La rupture de ces liaisons nécessite une énergie correspondant à la chaleur de vaporisation.

Les liaisons hydrogène

La liaison hydrogène est une liaison dipôle-dipôle impliquant un atome d'hydrogène. Les atomes d'hydrogène forment des liaisons particulièrement fortes car l'atome d'hydrogène dans une molécule est un proton sans enveloppe interne d'électrons, ce qui permet au proton chargé positivement de s'approcher d'un dipôle chargé négativement. La force d'attraction électrostatique du proton par rapport au dipôle négatif est comparativement élevée, et la liaison résultante est la plus forte des quatre liaisons intermoléculaires d'un liquide.

Liens dipôle-dipôle

Quand le l'extrémité chargée positivement d'une molécule polaire se lie à l'extrémité négativement chargée d'une autre molécule, c'est une liaison dipôle-dipole. Les liquides constitués de molécules dipolaires forment et rompent en continu des liaisons dipôle-dipôle avec de multiples molécules. Ces liens sont les deux plus forts des quatre types.

Dipôles induits par dipôle

Quand une molécule dipolaire s'approche d'une molécule neutre, la molécule neutre devient légèrement chargée au point le plus proche du dipôle molécule. Les dipôles positifs induisent une charge négative dans la molécule neutre tandis que les dipôles négatifs induisent une charge positive. Les charges opposées qui en résultent s'attirent, et la liaison faible qui est créée s'appelle une liaison dipolaire induite par un dipôle.

Les forces de dispersion de Londres

Quand deux molécules neutres deviennent des dipôles temporaires parce que leurs électrons ont par hasard recueillis d'un côté, les deux molécules peuvent former une liaison électrostatique temporaire faible avec le côté positif d'une molécule attirée par le côté négatif d'une autre molécule. Ces forces sont appelées forces de dispersion de Londres, et elles forment le plus faible des quatre types de liaisons intermoléculaires d'un liquide.

Liens et chaleur de vaporisation

Lorsqu'un liquide a de nombreux liens forts, le les molécules ont tendance à rester ensemble, et la chaleur latente de vaporisation est élevée. L'eau, par exemple, a des molécules dipolaires avec l'atome d'oxygène chargé négativement et les atomes d'hydrogène chargés positivement. Les molécules forment de fortes liaisons hydrogène, et l'eau a une chaleur latente élevée de vaporisation latente. En l'absence de liaisons fortes, le chauffage d'un liquide peut facilement libérer les molécules pour former un gaz, et la chaleur latente de vaporisation est faible.