Bài 4. Hãy giải thích các dữ kiện thực nghiệm về nhiệt độ sôi, nhiệt hóa hơi của các chất thuộc dãy sau đây: Phân tử H2O H2S H2Se Nhiệt độ sôi Ts (K) 373 213 232 Nhiệt hóa hơi (kJ.mol-1) 40,6 18...

Giải thích dữ kiện thực nghiệm về nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi

1. Dữ liệu thực nghiệm

• Nhiệt độ sôi ($T_s$) là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa của chất bằng áp suất khí quyển.
• Nhiệt hóa hơi là năng lượng cần thiết để chuyển 1 mol chất từ lỏng sang khí ở nhiệt độ sôi của nó.

Dữ liệu cho dãy $\text{H}_2\text{O}, \text{H}_2\text{S}, \text{H}_2\text{Se}$:

2. Giải thích quy luật biến đổi

Nhiệt độ sôi ($T_s$):

• $\text{H}_2\text{O}$ có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}_2\text{Se}$. Điều này là do sự hiện diện của liên kết hydro mạnh mẽ trong phân tử $\text{H}_2\text{O}$, gây khó khăn cho quá trình bay hơi.
• Ở $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}_2\text{Se}$, liên kết hydro không xuất hiện hoặc rất yếu, do đó nhiệt độ sôi thấp hơn và biến đổi theo khối lượng phân tử.

Nhiệt hóa hơi ($\Delta H_{\text{hv}}$):

• $\text{H}_2\text{O}$ có giá trị cao nhất (40,6 kJ/mol), do cần nhiều năng lượng để phá vỡ liên kết hydro.
• $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}_2\text{Se}$ có giá trị thấp hơn, chủ yếu do lực Van der Waals yếu hơn ở các phân tử này.

3. Áp dụng quy luật biến đổi cho các dãy chất

a. $\text{NH}_3, \text{PH}_3, \text{AsH}_3, \text{SbH}_3$

• $\text{NH}_3$: có liên kết hydro mạnh, nhiệt độ sôi cao hơn các chất còn lại trong dãy.
• $\text{PH}_3, \text{AsH}_3, \text{SbH}_3$: không có liên kết hydro, nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử (do lực Van der Waals tăng).

=> Quy luật này đúng với dãy $\text{NH}_3, \text{PH}_3, \text{AsH}_3, \text{SbH}_3$.

b. $\text{HF}, \text{HCl}, \text{HBr}, \text{HI}$

• $\text{HF}$: có liên kết hydro mạnh, nhiệt độ sôi cao nhất trong dãy.
• $\text{HCl}, \text{HBr}, \text{HI}$: không có liên kết hydro, nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử.

=> Quy luật này cũng đúng với dãy $\text{HF}, \text{HCl}, \text{HBr}, \text{HI}$.

c. $\text{CH}_4, \text{SiH}_4$

• Các phân tử này không có liên kết hydro, lực tương tác chủ yếu là Van der Waals.
• Nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử, nhưng không có sự đột biến nhiệt độ sôi do thiếu liên kết hydro.

=> Quy luật không áp dụng đúng cho dãy $\text{CH}_4, \text{SiH}_4$.

4. Kết luận

Quy luật biến đổi nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi của dãy $\text{H}_2\text{O}, \text{H}_2\text{S}, \text{H}_2\text{Se}$ áp dụng đúng cho:

• Dãy a: $\text{NH}_3, \text{PH}_3, \text{AsH}_3, \text{SbH}_3$.
• Dãy b: $\text{HF}, \text{HCl}, \text{HBr}, \text{HI}$.