Lý thuyết Liên kết hydrogen và tương tác van der waals (Chân trời sáng tạo 2024) Hóa 10

Lý thuyết Hóa học lớp 10 Bài 11: Liên kết hydrogen và tương tác van der waals

A. Lý thuyết Liên kết hydrogen và tương tác van der waals

I. Liên kết hydrogen

1. Tìm hiểu về liên kết hydrogen

- 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 hóa trị chưa tham gia liên kết.

- Liên kết hydrogen thường được biểu diễn bằng dấu ba chấm (…).

- Ví dụ: Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước:

+ Trong phân tử nước nguyên tử O có độ âm điện lớn và còn hai cặp electron chưa tham gia liên kết.

+ 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 hydrogen giữa các phân tử nước.

Chú ý:

Thứ tự tăng dần độ bền liên kết: Liên kết hydrogen < liên kết cộng hóa trị < liên kết ion.

2. Vai trò, ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lý của nước

- So với các hợp chất có cấu trúc tương tự, 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.

- Nước là một hợp chất có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với hợp chất có cùng cấu trúc phân tử nhưng không tạo được liên kết hydrogen giữa các phân tử với nhau.

- Ngoài ra, nước còn là một dung môi tốt, không chỉ hòa tan được nhiều hợp chất ion mà còn hòa tan được nhiều hợp chất có liên kết cộng hóa trị phân cực. Đặc biệt các hợp chất có thể tạo liên kết hydrogen với nước thường tan tốt trong nước.

Ví dụ: Ammonia tan tốt trong nước do tạo được liên kết hydrogen với nước

- 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 4 phân tử H2O phân bố ở 4 đỉnh của hình tứ diện đều, bên trong là cấu trúc rỗng. Điều này giải thích tại sao nước đá nổi lên trên nước lỏng.

II. Tương tác van der Waals

1. Giới thiệu về tương tác van der Waals

- Trong phân tử, các electron không ngừng chuyển động. Khi các electron di chuyển, tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời.

- 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 tạo thành một mạng lưới với các tương tác lưỡng cực cảm ứng, được gọi là tương tác van der Waals.

Kết luận: Tương tác van der Waals là lực tương tác yếu giữa các phân tử, được hình thành do sự xuất hiện của các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng.

2. 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.

Ví dụ: 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 tăng ⇒ Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.

B. Trắc nghiệm Liên kết hydrogen và tương tác van der waals

Câu 1. H2O có nhiệt độ sôi cao hơn H2S là vì

A. H2O có kích thước phân tử nhỏ hơn H2S

B. H2O có khối lượng phân tử nhỏ hơn H2S

C. Giữa các phân tử H2O có liên kết hydrogen

D. Cả A, B và C đều sai

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

H2O có nhiệt độ sôi cao hơn H2S là vì giữa các phân tử H2O có liên kết hydrogen.

Câu 2. Một phân tử nước có thể tạo liên kết hydrogen tối đa với bao nhiêu phân tử nước khác?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Câu 3. Hợp chất nào dưới đây tạo được liên kết hydrogen liên phân tử?

A. CH4

B. NH3

C. PH3

D. H2S

Câu 4. Khẳng định đúng là

A. NH3 có độ tan trong nước lớn hơn PH3

B. NH3 có độ tan trong nước thấp hơn PH3

C. NH3 có độ tan trong nước tương tự PH3

D. Cả A, B và C đều sai.

Câu 5. Trong phân tử, khi các electron di chuyển tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các

A. lưỡng cực tạm thời

B. lưỡng cực cảm ứng

C. lưỡng cực vĩnh viễn

D. một ion âm

Câu 6. Tương tác van der Waals là lực tương tác yếu giữa các phân tử, được hình thành do sự xuất hiện của các

A. ion âm và ion dương

B. lưỡng cực tạm thời

C. lưỡng cực cảm ứng

D. Cả B và C.

Câu 7. Tương tác van der Waals làm

A. giảm nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất

B. giảm nhiệt độ nóng chảy và tăng nhiệt độ sôi của các chất

C. tăng nhiệt độ nóng chảy và giảm nhiệt độ sôi của các chất

D. tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các chất

Câu 11. Bản chất hình thành liên kết hydrogen và tương tác van der waals đều do

A. sự góp chung electron

B. sự nhường – nhận electron

C. tương tác hút tĩnh điện

D. Cả A, B và C đều sai

Câu 12. Khí hiếm nào dưới đây có nhiệt độ sôi thấp nhất?

A. Ne

B. Xe

C. Ar

D. Kr

Câu 13. Tương tác van der Waals tăng khi

A. khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng

B. khối lượng phân tử giảm, kích thước phân tử giảm

C. khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử giảm

D. khối lượng phân tử giảm, kích thước phân tử tăng

Câu 14. HF có nhiệt độ sôi cao hơn HBr là vì

A. Khối lượng phân tử của HF nhỏ hơn HBr

B. Năng lượng liên kết H – F lớn hơn H – Br

C. Giữa các phân tử HF có liên kết hydrogen còn HBr thì không

D. Cả A, B và C đều sai

Câu 15. Liên kết hydrogen ảnh hưởng tới tính chất của nước như

A. đặc điểm tập hợp

B. nhiệt độ nóng chảy

C. nhiệt độ sôi

D. Cả A, B và C

Bài giảng Hóa học 10 Bài 11: Liên kết hydrogen và tương tác van der waals - Chân trời sáng tạo