Explique por que o calor de fusão de qualquer substância é geralmente mais baixo que o calor de vaporização.
A energia térmica necessária para aumentar a energia cinética das moléculas o suficiente para derreter o sólido não produz uma grande separação das moléculas. A ordem específica é perturbada, mas as moléculas permanecem próximas. Por outro lado, quando um líquido é vaporizado, as forças intermoleculares que mantêm os contatos moleculares próximos devem ser superadas. Porque as moléculas estão sendo separadas, a necessidade de energia é maior do que para a fusão.
A energia térmica necessária para aumentar a energia cinética das moléculas o suficiente para derreter o sólido não produz uma grande separação das moléculas. A ordem específica é perturbada, mas as moléculas permanecem próximas. Por outro lado, quando um líquido é vaporizado, as forças intermoleculares que mantêm os contatos moleculares próximos devem ser superadas. Porque as moléculas estão sendo separadas, a necessidade de energia é maior do que para a fusão.
Passo 1
O enunciado pede para compararmos o calor latente de fusão
com o calor latente de vaporização
e explicar por que tipicamente
Vamos usar o conceito de forças intermoleculares e o grau de separação das moléculas em cada transição de fase.
Passo 2
Na fusão de um sólido para um líquido, fornecemos energia para que as moléculas aumentem sua energia cinética e se desloquem o suficiente para romper parte da estrutura ordenada do sólido. Nesse passo, as moléculas permanecem relativamente próximas, de modo que muitas interações de curto e médio alcance ainda existem no líquido.
Passo 3
Na vaporização de um líquido para um gás, a energia fornecida deve ser suficiente não apenas para perturbar a ordem local, mas para afastar as moléculas até distâncias em que as forças intermoleculares (como ligações de hidrogênio, dipolo–dipolo e forças de London) tornem-se desprezíveis. Isso implica romper quase todas as interações moleculares.
Passo 4
Como romper totalmente as interações requer muito mais energia do que apenas perturbá-las parcialmente, o calor necessário para vaporização é sempre maior. Em outras palavras,
portanto
portanto
Resposta
O calor de fusão é menor porque na fusão as moléculas permanecem próximas e muitas interações não são totalmente quebradas, enquanto na vaporização é preciso fornecer energia suficiente para romper completamente as forças intermoleculares e separar as moléculas, exigindo, assim, um valor de energia (calor) muito maior.