Bài 13: Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals

Liên kết hydrogen được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết).

Sơ đồ biểu diễn liên kết hydrogen giữa phân tử hydrogen fluoride (HF) với nhau là

A, C sai vì không có H

B sai vì không có X với Y

D đúng

Liên kết hydrogen yếu hơn liên kết cộng hóa trị và liên kết ion.

Nguyên tử O có 2 cặp electron chưa liên kết nên có thể tạo 2 liên kết hydrogen với 2 nguyên tử H của các phân tử nước khác. 2 nguyên tử H của phân tử nước đủ điều kiện để tạo liên kết hydrogen với 2 nguyên tử O của các phân tử nước khác.

⇒ Một phân tử nước có thể tạo ra 4 liên kết hydrogen với các phân tử nước khác xung quanh tạo thành cấu trúc tứ diện.

Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đều làm tăng nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các chất

C sai. Tương tác Van der Waals được tạo thành bởi tương tác tĩnh điện lưỡng cực - lưỡng cực giữa các nguyên tử hay phân tử.

- Trong phân tử H₂O có liên kết O-H nên tạo được liên kết hidro giữa các phân tử:

Do đó cần năng lượng khá cao dưới dạng nhiệt để phá vỡ các liên kết hydrogen trước khi chuyển nước từ lỏng sang hơi

⇒ Độ sôi của nước cao hơn độ sôi của H₂S tuy rằng phân tử lượng của H₂O nhỏ hơn so với H₂S

Liên kết hydrogen càng bền chặt khi phần điện tích dương trên H càng dương (X có độ âm điện càng lớn tức hút electron về phía X càng mạnh) và phần điện tích âm trên Y càng âm (Y có độ âm điện lớn)

Một lưỡng cực tạm thời được tạo thành khi có sự phân bố electron không đồng đều trong một nguyên tử hay một phân tử.

Do C₂H₅OH tạo được liên kết hydrogen với nhau

Do đó cần năng lượng khá cao dưới dạng nhiệt để phá vỡ các liên kết hydrogen trước khi chuyển C₂H₅OH từ lỏng sang hơi.

⇒ Độ sôi của C₂H₅OH lớn hơn CH₃-O-CH₃.

Chất nào tạo được nhiều liên kết hydrogen trong phân tử thì có nhiệt độ sôi cao

Một phân tử C₂H₅OH tạo được 2 liên kết hydrogen với các phân tử C₂H₅OH xung quanh

Một phân tử HCOOH tạo được 3 liên kết hydrogen với các phân tử HCOOH xung quanh

Một phân tử CH₃COOH tạo được 3 liên kết hydrogen với các phân tử CH₃COOH xung quanh

⇒ Độ sôi của C₂H₅OH nhỏ hơn của HCOOH và CH₃COOH

Có diện tích tiếp xúc giữa các phân tử trong CH₃COOH lớn hơn trong HCOOH hay khối lượng mol của CH₃COOH lớn hơn khối lượng mol của HCOOH

⇒ Độ sôi của HCOOH nhỏ hơn của CH₃COOH

⇒ Thứ tự tăng dần về nhiệt độ sôi: C₂H₅OH, HCOOH, CH₃COOH

Gán giá trị nhiệt độ: C₂H₅OH: 78,3⁰C, HCOOH: 100,5⁰C, CH₃COOH: 118,2⁰C.