Nước là yếu tố không thể thiếu trên Trái Đất này. Trái Đất sẽ là một hành tinh chết nếu không có sự hiện diện của liên kết hydrogen là vì nước là yếu tố được hình thành từ liên kết này. Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước được tạo thành như thế nào? Ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của nước ra sao? Bài viết này mang đến chúng ta các kiến thức liên quan đến liên kết hydrogen và tương tác Van der waals. Chúc các bạn học tốt!
 |
| Liên kết hydrogen và tương tác Van der waals |
1. Liên kết hydrogen
1.1. Tìm hiểu về liên kết hydrogen
- Lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử H mang một phần điện tích dương (linh động) của phân tử H2O này với nguyên tử oxygen mang một phần điện tích âm của phân tử H2O khác, tạo thành liên kết yếu giữa các phân tử nước, gọi là liên kết hydrogen, thường được biểu diễn bằng dấu ba chấm (…).
 |
| Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước |
 |
| Liên kết Hydrogen của một số hợp chất |
1.2. Tìm hiểu vai trò, ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của nước
- Các hợp chất có liên kết hydrogen đều có nhiệt độ sôi cao hơn do tạo được liên kết hydrogen liên phân tử và tan tốt hơn trong nước do tạo được liên kết hydrogen với các phân tử nước.
 |
| Liên kết hydrogen trong phân tử alcohol |
- Nước ở trạng thái rắn có thể tích lớn hơn khi ở trạng thái lỏng. Đó là do nước đá có cấu trúc tinh thể phân tử với bốn phân tử H2O phân bố ở bốn đỉnh của một tứ diện đều, bên trong là cấu trúc rỗng.
- Nhờ có liên kết hydrogen mà ở điều kiện thường nước ở thể lỏng, có nhiệt độ sôi cao (100 0C).
 |
| Liên kết hydrogen giữa ammonia và nước |
 |
| Cấu trúc của tinh thể phân tử nước đá |
2. Tương tác Vab Der Waals
2.1. Giới thiệu về tương tác van der Waals (van đơ Van)
- Khi các electron di chuyển tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời.
 |
| Lưỡng cực tạm thời trong phân tử |
- Các phân tử có lưỡng cực tạm thời cũng có thể làm các phân tử lân cận xuất hiện các lưỡng cực cảm ứng. Do đó, các phân tử có thể tập hợp thành một mạng lưới với các tương tác lưỡng cực cảm ứng, được gọi là tương tác van der Waals (Van Der Waals Interactions).
 |
| Mạng lưới tương tác lưỡng cực cảm ứng được tạo thành bởi lưỡng cực tạm thời |
2.2. Tìm hiểu ảnh hưởng của tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi các chất
- Tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất. Khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng thì tương tác van der Waals tăng.
 |
| Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của các khí hiếm |
Hướng dẫn giải bài tập
Bài 1. Hợp chất nào dưới đây tạo được liên kết hydrogen liên phân tử?
A. CH4. B. H2O. C. PH3. D. H2S.
Giải:
- Liên kết hydrogen là một loại liên kết yếu, được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử có độ âm điện lớn, thường là F, O, N) với một nguyên tử khác có độ âm điện lớn (thường là F, O, N) còn cặp electron hoá trị chưa tham gia liên kết.
A. CH4 không tạo được liên kết hydrogen vì liên kết C-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực
B. H2O tạo được liên kết hydrogen vì liên O-H phân cực. Nguyên tử H mang một phần điện tích dương (linh động) của phân tử H2O này tương tác bằng lực hút tĩnh điện với nguyên tử O mang một phần điện tích âm của nguyên tử H2O khác.
C. PH3 không tạo được liên kết hydrogen vì liên kết P-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
D. H2S không tạo được liên kết hydrogen vì liên kết S-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
⇨ chọn đáp án B.
Bài 2. Sự phân bố electron không đồng đều trong một nguyên tử hay một phân tử hình thành nên
A. một ion dương. B. một ion âm.
C. một lưỡng cực vĩnh viễn. D. một lưỡng cực tạm thời.
Giải:
Lưỡng cực tạm thời được hình thành do sự phân bố không đồng đều của các electron trong phân tử
⇨ chọn đáp án D.
Bài 3. Khí hiếm nào dưới đây có nhiệt độ sôi thấp nhất?
A. Ne. B. Xe. C. Ar. D. Kr.
Giải:
- Tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất. Khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng thì tương tác van der Waals tăng.
Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử trong nhóm VIIIA, bán kính nguyên tử tăng đồng thời khối lượng nguyên tử tăng ⇨ Tương tác van der Waals sắp xếp như sau: Ne > Ar > Kr > Xe ⇨ Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng từ Ne > Ar > Kr > Xe.
⇨ Ne có nhiệt độ sôi thấp nhất
⇨ Chọn đáp án A.
Bài 4. Biểu diễn liên kết hydrogen giữa các phân tử:
a) Hydrogen fluoride.
b) Ethanol (C2H5OH) và nước.
Giải:
a) Hydrogen fluoride: Nguyên tử H của phân tử HF này liên kết với nguyên tử F của phân tử HF khác (biểu diễn bằng 3 nét gạch ---)
- Ethanol (C2H5OH) và nước tồn tại 4 kiểu liên kết hydrogen như sau
+ H của C2H5OH liên kết hydrogen với O của H2O (I)
+ H của C2H5OH này liên kết hydrogen với O của C2H5OH khác (II)
+ H của H2O liên kết hydrogen với O của C2H5OH (III)
+ H của H2O này liên kết hydrogen với O của H2O khác (IV)
Bài 5. Trong hai chất ammonia (NH3) và phosphine (PH3), theo em chất nào có nhiệt độ sôi và độ tan trong nước lớn hơn? Giải thích.
Giải;
Chất nào có tham gia liên kết hydrogen thì có nhiệt độ sôi và độ tan trong nước lớn hơn
Lời giải chi tiết:
- N có độ âm điện lớn hơn P, tạo liên kết P-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
- NH3 có thể liên kết với nhau và liên kết với H2O bằng liên kết hydrogen.
⇨ Phân tử NH3 có khả năng tham gia liên kết hydrogen.
⇨ Phân tử NH3 có nhiệt độ sôi và độ tan trong nước lớn hơn.
0 Nhận xét