4. Bài 12. Liên kết Hydrogen và tương tác Van Der Waals

>> Xem chi tiết: Lý thuyết bài 12: Liên kết Hydrogen và tương tác Van der waals

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết 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) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng. Các nguyên tố có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết ydrogen là N, O, F.

Lời giải chi tiết:

Dựa vào sự phân bố điện tích trong phân tử nước (hình 12.1), liên kết giữa hai phân tử nước được hình thành qua cặp nguyên tử O với H.

Do nguyên tử H mang điện tích dương nên liên kết với nguyên tử mang điện tích âm là O. Ngoài ra O còn 2 cặp electron riêng và độ âm điện lớn hơn H. Vì vậy phân tử H₂O được tạo bởi các liên kết hydrogen của cặp nguyên tử O – H, liên kết này có bản chất tĩnh điện, tương tác hút điện giữa và , giúp liên kết hai phân tử H₂O với nhau.

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm 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) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng. Các nguyên tố có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N, O, F.

Lời giải chi tiết:

Nguyên tử H của H của của phân tử H₂O không tạo được liên kết hydrogen với nguyên tử C của phân tử CH₄. Vì nguyên tử C của phân tử CH₄ không còn cặp electron riêng:

Phương pháp giải:

- Viết CT electron và CT Lewis của NH₃.

⟹ Xác định số cặp electron riêng.

- Liên kết hydrogen giữa $H_{2}O$ và một phân tử NH₃ hình thành khi: H của $H_{2}O$ liên kết được với nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng.

Lời giải chi tiết:

- CT electron và CT Lewis của NH₃ :

⟹ NH₃ còn 1 cặp electron riêng của N.

- Vì N còn 1 của phân tử NH₃ còn 1 cặp electron riêng và có độ âm điện lớn hơn nguyên tử H của phân tử $H_{2}O$.

⟹ Một phân tử $H_{2}O$ có khả năng tạo thành liên kết hydrogen với một phân tử NH₃, liên kết tạo bởi H và N.

Phương pháp giải:

- Tính acid của một chất càng mạnh nếu phân tử đó càng dễ phân li thành ion H⁺.

⟹ HF khó phân li thành ion H⁺ hơn so với HCl.

- Nguyên nhân HF khó phân li thành ion H⁺: dựa vào lý thuyết liên kết hydrogen.

Lời giải chi tiết:

- Tính acid của một chất càng mạnh nếu phân tử đó càng dễ phân li thành ion H⁺.

⟹ HF khó phân li thành ion H⁺ hơn so với HCl.

- Các phân tử hydrogen halide thì chỉ HF có liên kết hydrogen, các liên kết này sẽ làm cho nguyên tử H bị giữ chặt hơn ⟹ Khó tách ion H⁺ hơn so với HCl.

Vì vậy tính acid của HF yếu hơn rất nhiều so với HCl.

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm 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) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng. Các nguyên tố có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết ydrogen là N, O, F.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước.

Lời giải chi tiết:

H₂O có khối lượng phân tử thấp hơn so với C₂H₅OH nhưng các phân tử nước liên kết khá chặt chẽ với nhau bởi các liên kết hydrogen.

⟹ Nhiệt độ sôi của nước cao hơn C₂H₅OH.

⟹ Khi chưng cất rượu, C₂H₅OH có điểm sôi thấp hơn nước sẽ bay hơi trước.

Phương pháp giải:

- Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo bàn chân của tắc kè.

- Dựa vào lý thuyết lực Van der Waals để giải thích: là một loại liên kết rất yếu, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các cực trái dấu của phân tử.

Lời giải chi tiết:

- Bàn chân của tắc kè có rất nhiều sợi lông cực nhỏ, được gọi là sợi stetae có kích thước cỡ micromet. Ở đầu mỗi sợi lông lại phân nhánh thành rất nhiều sợi lông nhỏ dơn được gọi là spatulae với kích cỡ nanomet.

- Các sợi spatulae cho phép tắc kè bám được trên trường hay mặt phẳng nhờ tương tác tĩnh điện “hai điện tích trái dấu hút nhau”. Mỗi phân tử trong cơ thể sống hoặc một vật nào đó thường cân bằng về điện tích. Nhưng một mặt có xu hướng mang điện tích dương và mặt còn lại mang điện tích âm. Khi tắc kè leo tường, các sợi spatulae siêu nhỏ có thể quay mặt mang điện tích âm của chúng về phía mặt mang điện tích dương của phân tử trên bề mặt tường (và ngược lại), tạo ra lực hút giữa các phân tử được gọi là lực liên kết Van der Waals.

Phương pháp giải:

Tìm kiếm thông tin, hình ảnh bằng internet, sách báo khoa học…

Lời giải chi tiết:

1. Sưu tầm hình ảnh tinh thể nước đá, bông tuyết:

2. Các hiện tượng có xuất hiện của liên kết hydrogen, tương tác van der Waals trong thực tiễn: 

- Liên kết hydrogen: có trong DNA để tạo thành các chuỗi kép, hình thành cấu trúc chuỗi cấp trong các protein…

Liên kết hydrogen trong nước giúp duy trì sự ổn định chất lỏng trong một phạm vi diện rộng, làm cho băng đá nhẹ hơn nước lỏng bởi vậy băng nổi trên mặt nước, nước có thể bay hơi làm cho hệ sinh thái trên Trái Đất tuần hoàn tự nhiên.

- Lực tương tác van der Waals: sự bám hút của hạt bụi trên bề măt; tắc kè, thạch sùng có thể bám chắc trên các bề mặt trơn nhẵn; khả năng kết dính của băng dính; sự hấp phụ chất độc và phân tử màu trong nước bởi than hoạt tính…

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm 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) với một nguyên tử khác (có độ âm điện lớn) còn cặp electron riêng. Các nguyên tố có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N, O, F.

Lời giải chi tiết:

Liên kết hydrogen xuất hiện giữa những phân tử cùng loại NH₃:

Đáp án: B

Phương pháp giải:

- So sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của HBr và HF, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của phân tử phụ thuộc vào 2 yếu tố:

+ Khối lượng phân tử: khối lượng càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi càng cao.

+ Liên kết giữa các phân tử: số lượng liên kết giữa các phân tử càng nhiều lực liên kết càng mạnh khi đó cần nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao đẻ phá vỡ liên kết của chúng.

- Điền công thức thích hợp vào ô có dấu ?

Lời giải chi tiết:

- Mặc dù HBr có khối lượng phân tử lớn hơn so với HF, nhưng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ của HBr thấp hơn so với HF.

Do trong phân tử HF có các liên kết hydrogen, còn HBr không có liên kết hydrogen. Để phá vỡ được các liên kết hydrogen liên phân tử trong HF cần phải cung cấp năng lượng để phá vỡ liên kết và động năng để phân tử chuyển động nhiều hơn so với phân tử HBr. Khi đó nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của HF đều lớn hơn HBr.

- Điền công thức thích hợp vào ô có dấu ?

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết liên kết cộng hóa trị, liên kết ion, liên kết hydrogen và liên kết van der Waals.

Lời giải chi tiết:

1. Những phát biểu đúng là:

a) Liên kết hydrogen yếu hơn liên kết ion và liên kết cộng hóa trị.

c) Tương tác van der Waals yếu hơn liên kết hydrogen.

2. Các liên kết biểu diễn bằng các đường nét đứt có vai trò quan trọng trong việc làm bền chuỗi xoắn đôi DNA. Đó là liên kết hydrogen.

Đáp án: D

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết liên kết hydrogen.

Lời giải chi tiết:

Nhờ có liên kết hydrogen giữa các nguyên tử H liên kết với N trong phân tử NH₃, các NH₃ hình thành được các cụm phân tử (NH₃)n với n = 3 – 6.