4. Bài 12. Liên kết hydrogen và tương tác Van der waals

CH tr 34 12.1

Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Bất kì phân tử nào có chứa nguyên tử hydrogen cũng có thể tạo liên kết hydrogen với phân tử cùng loại.

B. Liên kết hydrogen là liên kết hình thành do sự góp chung cặp electron hoá trị giữa nguyên tử hydrogen và nguyên tử có độ âm điện lớn.

C. Liên kết hydrogen là loại liên kết yếu nhất giữa các phân tử.

D. Ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của chất là mạnh hơn ảnh hưởng của tương tác van der Waals.

Lời giải chi tiết:

- Đáp án: D

- Giải thích: A, B, C đều sai vì 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

CH tr 34 12.2

Cho các phân tử: H₂O, NH₃, HF, H₂S, CO₂, HCl. Số phân tử có thể tạo liên kết hydrogen với phân tử cùng loại là

A. 3.                      B. 4.                      C. 5.                      D. 6.

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Định nghĩa 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

Lời giải chi tiết:

Đáp án: A (H₂O, NH₃, HF)

CH tr 34 12.3

Thứ tự nào sau đây thể hiện độ mạnh giảm dần của các loại liên kết?

A. Liên kết ion > liên kết cộng hoá trị > liên kết hydrogen > tương tác van der Waals.

B. Liên kết ion > liên kết cộng hoá trị > tương tác van der Waals > liên kết hydrogen.

C. Liên kết cộng hoá trị > liên kết ion > liên kết hydrogen > tương tác van der Waals.

D. Tương tác van der Waals > liên kết hydrogen > liên kết cộng hoá trị > liên kết ion.

Lời giải chi tiết:

Đáp án: A

CH tr 34 12.4

Giữa các nguyên tử He có thể có loại liên kết nào?

A. Liên kết cộng hoá trị.                     

B. Liên kết hydrogen.

C. Tương tác van der Waals.             

D. Không có bất kì liên kết nào

Lời giải chi tiết:

Đáp án: C

- Giải thích: Giữa các phân tử không phân cực hoặc các nguyên tử khí hiếm vẫn có thời điểm xuất hiện sự phân cực tạm thời (do nguyên tử chứa các hạt mang điện là proton và electron) → luôn có tương tác van der Waals

CH tr 34 12.5

Quy tắc octet không được sử dụng khi xem xét sự hình thành của hai loại liên kết hoặc tương tác nào sau đây?

(1) Liên kết cộng hoá trị.                    (2) Liên kết ion.

(3) Liên kết hydrogen.                       (4) Tương tác van der Waals.

A. (1) và (2).         B. (2) và (3).         C. (1) và (3).          D. (3) và (4).

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Định nghĩa 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

- Tương tác van der Waals xuất hiện là do sự hình thành các lưỡng cực tạm thời cũng như các lưỡng cực cảm ứng

Lời giải chi tiết:

Đáp án: D

CH tr 35 12.6

Nếu giữa phân tử chất tan và dung môi có thể tạo thành liên kết hydrogen hoặc có tương tác van der Waals càng mạnh với nhau thì càng tan tốt vào nhau.

          Lí do nào sau đây là phù hợp để giải thích dầu hoả (thành phần chính là hydrocarbon) không tan trong nước?

A. Cả nước và dầu đều là các phân tử có cực.

B. Nước là phân tử phân cực và dầu là không/ ít phân cực.

C. Nước là phân tử không phân cực và dầu là phân cực.

D. Cả nước và dầu đều không phân cực.

Phương pháp giải:

Dựa vào tương tác van der Waals:

- Các phân tử phân cực tan trong các dung môi phân cực

- Các phân tử không phân cực tan trong các dung môi không phân cực

Lời giải chi tiết:

Đáp án: B

CH tr 35 12.7

Ethanol tan vô hạn trong nước do

A. cả nước và ethanol đều là phân tử phân cực.

B. nước và ethanol có thể tạo liên kết hydrogen với nhau.

C. ethanol có thể tạo liên kết hydrogen với các phân tử ethanol khác.

D. ethanol và nước có tương tác van der Waals mạnh.

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Liên kết hydrogen: các phân tử có thể tạo liên kết hydrogen với nhau sẽ tan tốt trong nhau

- Tương tác van der Waals:

+ Các phân tử phân cực tan trong các dung môi phân cực

+ Các phân tử không phân cực tan trong các dung môi không phân cực

Lời giải chi tiết:

Đáp án: B

CH tr 35 12.8

Chất nào trong số các chất sau tồn tại ở thể lỏng trong điều kiện thường?

A. CH₃OH.            B. CF₄.                  C. SiH₄.                 D. CO₂.

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Định nghĩa 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

Lời giải chi tiết:

- Đáp án: A

- Giải thích:

+ Phân tử CH₃OH hình thành liên kết hydrogen → càng khó tách rời → nhiệt độ sôi càng cao → trạng thái tồn tại ở thể lỏng

+ Các phân tử khác không có khả năng hình thành liên kết hydrogen → dễ tách rời → nhiệt độ sôi thấp → trạng thái tồn tại ở thể khí

CH tr 35 12.9

Dựa vào liên kết giữa các phân tử, hãy cho biết halogen nào sau đây có nhiệt độ sôi cao nhất.

A. F₂.                     B. Cl₂.                   C. Br₂.                   D. I₂.

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Định nghĩa của 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

- Đặc điểm của tương tác van der Waals:

+ 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

Lời giải chi tiết:

- Phân tử khối từ F₂ đến I₂ tăng dần → Tương tác van der Waals giữa các phân tử cũng tăng dần " Nhiệt độ sôi của I₂ cao nhất

→ Đáp án: D

CH tr 35 12.10

Hãy giải thích lí do khác nhau về nhiệt độ sôi của các cặp chất có cùng số electron sau đây: CH₃ – CH₃ (184,5 K) và CH₃ – F (194,7 K).        

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tương tác van der Waals

+ Số electron trong các phân tử: Phân tử nào có nhiều electron hơn → tương tác van der Waals mạnh hơn

+ Kích thước/ diện tích tiếp xúc của phân tử: Phân tử nào có kích thước/ diện tích tiếp xúc lớn hơn → tương tác van der Waals mạnh hơn

+ Độ phân cực của phân tử: Phân tử nào phân cực hơn → tương tác van der Waals mạnh hơn

- Đặc điểm của tương tác van der Waals:

+ 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

Lời giải chi tiết:

CH₃ – CH₃ (184,5 K) và CH₃ – F (194,7 K).

- CH₃ – F phân cực hơn CH₃ – CH₃ 

→ tương tác van der Waals giữa các phân tử CH₃ – F mạnh hơn so với giữa các phân tử CH₃ – CH₃ →CH₃ – F có nhiệt độ sôi cao hơn CH₃ – CH₃ .

CH tr 35 12.11

Ở điều kiện thường, các khí hiếm tồn tại ở dạng khí đơn nguyên tử. Hãy giải thích sự biến đổi nhiệt độ sôi của các khí hiếm từ He tới Rn theo số liệu trong bảng sau:

Phương pháp giải:

Dựa vào

- Định nghĩa của 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

- Đặc điểm của tương tác van der Waals:

+ 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

Lời giải chi tiết:

- Phân tử khối từ He đến Rn tăng dần → Tương tác van der Waals giữa các phân tử cũng tăng dần → Nhiệt độ sôi tăng dần từ He đến Rn

CH tr 36 12.12

Trong dung dịch, acetic acid có thể tồn tại dạng dimer (hai phân tử kết hợp) do sự hình thành liên kết hydrogen giữa hai phân tử. Hãy vẽ sơ đồ biểu diễn liên kết hydrogen giữa hai phân tử acetic acid hình thành dimer.   

Lời giải chi tiết:

- Sơ đồ biểu diễn liên kết hydrogen giữa hai phân tử acetic acid hình thành dimer

CH tr 36 12.13

Hãy giải thích sự biến đổi về nhiệt độ nóng chảy của dãy hydrogen halide sau:

Phương pháp giải:

Dựa vào ảnh hưởng của liên kết hydrogen và tương tác van der Waals đến nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của các chất

- Các chất có liên kết hydrogen đều có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao hơn các chất không có liên kết hydrogen

- Đặc điểm của tương tác van der Waals:

+ 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

Lời giải chi tiết:

- Fluorine là những nguyên tố có kích thước nhỏ và độ âm điện lớn vậy nên trong phân tử HF có liên kết hydrogen → khiến nhiệt độ sôi cao bất thường so với các hợp chất còn lại trong dãy hydrogen halide

- Khối lượng của các hợp chất với hydrogen của các nguyên tố còn lại trong dãy hydrogen halide tăng dần → tương tác van der Waals giữa các phân tử trong dãy hydrogen halide cũng tăng dần → Nhiệt độ sôi của dãy hydrogen halide còn lại tăng dần.

CH tr 36 12.14

Nhiệt độ sôi của ba hợp chất được cho trong bảng sau:

 Không cần tra cứu cấu trúc, em hãy trả lời các câu hỏi sau về ba hợp chất này:

a) Hợp chất nào có thể hình thành liên kết hydrogen?

b) Hợp chất nào phân cực nhưng không hình thành liên kết hydrogen?

c) Hợp chất nào ít phân cực, không hình thành liên kết hydrogen?

Phương pháp giải:

Khi các phân tử có cùng khối lượng phân tử và chỉ chứa liên kết cộng hóa trị thì: Phân tử nào có nhiệt độ sôi càng cao → phân tử đó có thể có số lượng liên kết hydrogen nhiều hơn và tương tác van der Waals mạnh hơn

Lời giải chi tiết:

Các phân tử trong bảng có khối lượng phân tử xấp xỉ nhau.

a) → Chất có nhiệt độ sôi cao nhất phải chứa liên kết hydrogen. Đó là 1 - hexanol

b) → Chất có tương tác van der Waals giữa các phân tử mạnh hơn sẽ có nhiệt độ sôi cao thứ hai. Đó là chất phân cực 2 - hexanone

c) → Chất còn lại ít phân cực, không hình thành liên kết hydrogen là heptane