Lý thuyết Hóa học 10 Liên kết hydrogen và tương tác van der waals – Hóa 10 Chân trời sáng tạo

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

Bài giảng Hóa học 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. 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

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là: D

Trong một phân tử nước, nguyên tử O mang phần điện tích âm còn 2 electron hóa trị chưa tham gia liên kết. Hai nguyên tử H mỗi nguyên tử mang một phần điện tích dương.

Như vậy:

+ Nguyên tử O có thể tạo liên kết hydrogen với tối đa 2 nguyên tử H ở các phân tử nước khác.

+ 2 nguyên tử H, mỗi nguyên tử H liên kết tối đa được với một nguyên tử O của phân tử nước khác.

Vậy một phân tử nước có thể tạo liên kết hydrogen tối đa với 4 phân tử nước khác.

Câu 2. Giữa các phân tử C₂H₅OH

A. không tồn tại liên kết hydrogen

B. tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với C) và nguyên tử O

C. tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với O) và nguyên tử O

D. tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với O) và nguyên tử C

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là: C

Giữa các phân tử C₂H₅OH tồn tại liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với O có độ âm điện lớn) và nguyên tử O còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

Câu 3. Trong dung dịch NH₃ (hỗn hợp NH₃ và H₂O) tồn tại số loại liên kết hydrogen là

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là: D

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn) với nguyên tử N còn cặp electron hóa trị riêng.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn) với nguyên tử O còn cặp electron hóa trị riêng.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử O có độ âm điện lớn) với nguyên tử O còn cặp electron hóa trị riêng.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử O có độ âm điện lớn) với nguyên tử N còn cặp electron hóa trị riêng.

Câu 4. 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 là

A. liên kết ion

B. liên kết cộng hóa trị có cực

C. liên kết cộng hóa trị không cực

D. liên kết hydrogen

Câu 5. 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

Hiển thị đáp án

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

A. CH₄

B. NH₃

C. PH₃

D. H₂S

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là: B

Hợp chất nào dưới đây tạo được liên kết hydrogen liên phân tử là NH₃.

Liên kết hydrogen giữa nguyên tử H (liên kết với nguyên tử N có độ âm điện lớn) với nguyên tử N còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết.

Câu 7. 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.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là: A

NH₃ có độ tan trong nước lớn hơn PH₃ là đúng vì NH₃ có thể tạo liên kết hydrogen với nước còn PH₃ thì không. Do đó NH₃ tan tốt trong nước.

Câu 8. 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

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là: A

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

Câu 9. 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 10. 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

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Hóa học 10 sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống

Lý thuyết Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Lý thuyết Bài 14: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Lý thuyết Bài 15: Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng

Lý thuyết Bài 16: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học