Entalpía y cambios de fase

Tenemos un poco de agua sólida o hielo y queremos  derretirla para transformarla en agua líquida. Al cambio de fase de agua sólida a  líquida se le conoce como fusión,   y para derretir el hielo se necesitan  6.01 kilojoules positivos por cada mol. Este cambio en la entalpía se simboliza  como delta de H subíndice fus, que significa   fusión. A este de aquí se le conoce como  calor de fusión o entalpía de fusión. Ahora pensemos en el cambio de fase que  transforma agua líquida en agua gaseosa.   A este cambio de fase se le conoce como  vaporización, y también requiere energía. Específicamente en el caso del agua,   se requieren 40.7 kilojoules por cada mol  de agua líquida que se vaya a vaporizar. A este cambio de energía se  le conoce como entalpía de   vaporización o simplemente calor de vaporización. Ahora volvamos y pensemos en la estructura  del hielo. El hielo tiene moléculas de agua   en una estructura cristalina que se repite,  las moléculas de agua se mantienen unidas   por enlaces de hidrógeno, por ejemplo,  aquí, entre estas dos moléculas de agua. Cuando añadimos energía, aumentamos  la libertad de movimiento, así que   por aquí tenemos una imagen del agua líquida. Estas moléculas de agua siguen  unidas por enlaces de hidrógeno,   sin embargo, ya no tienen  una estructura cristalina. Entonces, aumentamos la libertad de movimiento,   y utilizamos energía para alterar  esa estructura cristalina. A continuación, pensemos en transformar  agua líquida en agua gaseosa o vapor. Cuando el agua está en estado gaseoso  no existen más fuerzas intermoleculares   entre las moléculas, es decir, no  hay nada que las mantenga unidas. Así que se necesita mucha energía  para separar estas dos moléculas de   agua. Se requiere mucha energía para  romper estos enlaces de hidrógeno. Esta es la razón por la que tenemos un valor  tan alto para el calor de vaporización. Por lo tanto, se necesita mucha más energía   para separar completamente estas  moléculas que para, simplemente,   incrementar la libertad de movimiento. 40.7 es un número mucho mayor que 6.01. Si se necesitan +40.7 kilojoules por mol de  energía para pasar del estado líquido al gaseoso,   entonces a la inversa, cuando se  pasa del estado gaseoso al líquido,   se desprende la misma cantidad de energía. Por lo tanto, podemos escribir 40.7  kilojoules por mol. Sin embargo,   como la energía se desprende o se pierde,  necesitamos incluir un signo negativo. Al cambio del estado gaseoso al líquido se  le conoce como condensación. Por lo tanto,   el calor de condensación es  -40.7 kilojoules por mol. Ahora bien, si se necesitan 6.01 kilojoules por  mol para pasar del estado sólido al líquido,   entonces a la inversa, al pasar del estado líquido   al sólido, se desprenderán 6.01  kilojoules por mol de energía. Así que necesitaremos incluir un signo negativo  por aquí, para indicar que la energía se desprende   o se pierde. Al paso del estado líquido al sólido  se le conoce como solidificación o congelación. Por lo tanto, a este valor se le conoce  como calor de congelación del agua.