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

2. Giải thích dữ kiện

• Nhiệt độ sôi ($T_s$):
  • $\text{H}_2\text{O}$: Nhiệt độ sôi cao nhất do liên kết hydro rất mạnh giữa các phân tử nước.
  • $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}_2\text{Se}$: Không có liên kết hydro đáng kể, tương tác giữa các phân tử chủ yếu là lực Van der Waals. Nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử: $\text{H}_2\text{S} < \text{H}_2\text{Se}$.
• Nhiệt hóa hơi ($\Delta H_{\text{hv}}$):
  • $\text{H}_2\text{O}$: Cần nhiều năng lượng để phá vỡ liên kết hydro → giá trị cao nhất (40,6 kJ/mol).
  • $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}_2\text{Se}$: Không có liên kết hydro, năng lượng hóa hơi giảm mạnh và tương đối gần nhau (18,8 kJ/mol và 19,2 kJ/mol).

3. Quy luật biến đổi

Dựa vào dữ kiện:

• Tăng nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi đột biến khi có liên kết hydro (như ở $\text{H}_2\text{O}$ và $\text{HF}$).
• Tăng dần nhiệt độ sôi theo khối lượng phân tử với các chất không có liên kết hydro (như $\text{H}_2\text{S}$ và $\text{H}_2\text{Se}$).

4. Áp dụng quy luật 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 và nhiệt hóa hơi cao hơn so với các chất còn lại.
• $\text{PH}_3, \text{AsH}_3, \text{SbH}_3$: Không có liên kết hydro, nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử.

=> Quy luật này áp dụng đúng.

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

• $\text{HF}$: Có liên kết hydro mạnh → nhiệt độ sôi cao vượt trội.
• $\text{HCl}, \text{HBr}, \text{HI}$: Không có liên kết hydro, nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử.

=> Quy luật này áp dụng đúng.

c. $\text{CH}_4, \text{SiH}_4$:

• Không có liên kết hydro, tương tác Van der Waals yếu → nhiệt độ sôi tăng dần theo khối lượng phân tử.
• Không có sự khác biệt đột biến về nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi do không có liên kết hydro.

=> Quy luật này không áp dụng.

5. Kết luận

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

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