Tiêu đề Bài 13. Liên kết hydrogen và tương tác van der waals - GV.pdf ✅

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 3. LIÊN KẾT HÓA HỌC 1 I. LIÊN KẾT HYDROGEN: 1. Tìm hiểu về liên kết hydrogen: 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 yếu giữa các phân tử nước, gọi là liên kết hydrogen, thường được biểu diễn bằng dấu ba chấm (...) Hình. Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước Hình. Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước (trái) và ammonia (phải) 2. Tìm hiểu vai trò, ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của nước: Nhận xét: - Các hợp chất có liên kết hydrogen đều có nhiệt độ sôi cao hơn và tan tốt hơn trong nước. - Nước là một hợp chất có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn so với nhiều hợp chất có cùng cấu trúc phân tử nhưng không tạo được liên kết hydrogen. - Nước còn là một dung môi tốt, không chỉ hoà tan được nhiều hợp chất ion, mà còn hoà tan được nhiều hợp chất có liên kết cộng hoá trị phân cực. - Hầu hết các phản ứng hoá học quan trọng đối với sự sống đều diễn ra ở môi trường nước bên trong tế bào. 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 hoá trị chưa tham gia liên kết. KẾT LUẬN
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 3. LIÊN KẾT HÓA HỌC 2 Hình. Liên kết hydrogen giữa alcohol và 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 bốn phân tử H2O phân bố ở bốn đỉnh của một tứ diện đều, bên trong là cấu trúc rỗng  Điều này lí giải tại sao nước đá nổi được trên mặt nước lỏng. Hình. Cấu trúc của tinh thể phân tử nước đá Ví dụ 1. Liên kết hydrogen là liên kết A. được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu. B. được hình thành bởi một hay nhiều cặp electron chung giữa hai nguyên tử. C. mà cặp electron chung được đóng góp từ một nguyên tử. D. liên kết yếu được hình thành giữa nguyên tử hydrogen (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. Ví dụ 2. Vẽ sơ đồ biểu diễn liên kết hydrogen giữa: a) hai phân tử hydrogen fluoride (HF). b) phân tử hydrogen fluoride (HF) và phân tử ammonia (NH3). Đáp án: HF và HF HF và NH3 H – F ••• H - F Ví dụ 3. a) Những nguyên tử hydrogen nào trong phân tử ethanol (CH3CH2OH) không tham gia vào liên kết hydrogen? Vì sao? b) Trong dung dịch ethanol (C2H5OH) có những kiểu liên kết hydrogen nào? Kiểu nào bền nhất và kém bền nhất? Mô tả bằng hình vẽ. Đáp án: Kiểu 1 Kiểu 2 Kiểu 3 Kiểu 4 Nhờ có liên kết hydrogen mà ở điều kiện thường nước ở thể lỏng, có nhiệt độ sôi cao (100 oC). KẾT LUẬN
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 3. LIÊN KẾT HÓA HỌC 3 Kém bền nhất Bền nhất Độ bền liên kết hydrogen phụ thuộc vào độ lớn điện tích trái dấu: Trong ethanol thì C2H5 đẩy electron vào O làm O có mật độ electron lớn ⇒ điện tích âm lớn, cặp electron dùng chung bớt lệch về phía H nên điện tích dương của H nhỏ ⇒ Liên kết hydrogen giữa O của ethanol và H của nước là bền nhất và ngược lại liên kết hydrogen giữa O của nước và H của ethanol là kém bền nhất. Ví dụ 4. Điều gì đã khiến H2O có nhiệt độ sôi cao hơn H2S? Giải thích. Đáp án: H2O có liên kết hydrogen liên phân tử còn H2S không có nên H2O có nhiệt độ sôi cao hơn H2S. Ví dụ 5. So sánh nhiệt độ sôi và khả năng hòa tan trong nước giữa NH3 và CH4. Giải thích? Đáp án: - NH3 có nhiệt độ sôi cao hơn CH4 do các phân tử NH3 có thể tạo liên kết hydrogen với nhau do trên nguyên tử nitrogen còn 1 cặp e chưa liên kết (còn CH4 thì không): - NH3 tan trong nước nhiều hơn CH4 do phân tử NH3 có thể tạo liên kết hydrogen với nước còn CH4 thì không. Ví dụ 6. Giải thích vì sao một phân tử nước có thể tạo được liên kết hydrogen tối đa với bốn phân tử nước khác. Đáp án: Phân tử nước có hai nguyên tử H liên kết với nguyên tử O (có độ âm điện lớn) nên mỗi nguyên tử H trong phân tử nước này có thể tạo liên kết hydrogen với nguyên tử O trong phân tử nước khác. Bên cạnh đó, nguyên tử O còn 2 cặp electron chưa liên kết nên có thể tạo 2 liên kết hydrogen với nguyên tử H trong 2 phân tử nước khác. Như vậy một phân tử nước có thể tạo được liên kết hydrogen tối đa với bốn phân tử nước khác.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 3. LIÊN KẾT HÓA HỌC 4 Ví dụ 7. Vì sao nên tránh ướp lạnh các lon bia, nước giải khát,... trong ngăn đá của tủ lạnh? Đáp án: Khi cho vào ngăn đá tủ lạnh, nước chuyển từ trạng thái lỏng thành trạng thái rắn. Ở trạng thái rắn nước có cấu trúc tinh thể phân tử với bốn phân tử H2O phân bố ở bốn đỉnh của một tứ diện đều, bên trong là cấu trúc rỗng. ⇒ Nước ở trạng thái rắn có thể tích lớn hơn khi ở trạng thái lỏng. ⇒ Có thể làm biến dạng các lon bia, nước giải khát dẫn đến nổ. Ví dụ 8. So sánh độ bền của liên kết hydrogen với liên kết cộng hóa trị và liên kết ion. Đáp án: Thứ tự tăng dần độ bền liên kết: Liên kết hydrogen < liên kết cộng hóa trị < liên kết ion. Ví dụ 9. Hãy giải thích vì sao trong quá trình chưng cất rượu, C2H5OH bay trước H2O mặc dù khối lượng phân tử C2H5OH lớn hơn rất nhiều khối lượng phân tử H2O. Đáp án: Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước với nhau bền vững hơn rất nhiều liên kết hydrogen giữa các phân tử rượu với nhau dẫn đến nhiệt độ sôi của nước (100oC) lớn hơn nhiệt độ sôi của rượu (78,3oC) mặc dù khối lượng phân tử C2H5OH lớn hơn rất nhiều khối lượng phân tử H2O. Vì thế trong quá trình chưng cất rượu, C2H5OH bay trước H2O. II. TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS: 1. Khái niệm tương tác van der Waals: - Tương tác van der Waals là tương tác tĩnh điện lưỡng cực – lưỡng cực giữa các nguyên tử hay phân tử. - Bản chất: 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.