Nội dung text CHỦ ĐỀ 4. LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS (File HS).doc
CHỦ ĐỀ 4. LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS (File HS) CHỦ ĐỀ 4: LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 25 A. HỆ THỐNG LÝ THUYẾT 25 B. HỆ THỐNG BÀI TẬP THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA 2025 27 Phần 1. Câu hỏi trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn (chọn 1 đáp án) 27 Mức 1: nhận biết 27 Mức 2: thông hiểu 29 Mức 3: vận dụng 30 Phần 2: bài tập trắc nghiệm đúng sai 31 Phần 3: bài tập trắc nghiệm trả lời ngắn 33 CHỦ ĐỀ 5: ÔN TẬP CHƯƠNG 3: LIÊN KẾT HÓA HỌC 34
CHỦ ĐỀ 4: LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS A. HỆ THỐNG LÝ THUYẾT I. LIÊN KẾT HYDROGEN 1) Khái niệm 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 chưa tham gia liên kết. Các nguyên tử có độ âm điện lớn thường gặp trong liên kết hydrogen là N,O, F. Liên kết hydrogen thường được kí hiệu bằng dấu ba chấm ( … ) rải đều từ nguyên tử H đến nguyên tử tạo liên kết hydrogen với nó. XHY 2) Một số kiểu liên kết hydrogen Phân loại Giữa các phân tử cùng loại Giữa các phân tử khác loại. Giữa một phân tử Ví dụ Liên kết hydrogen được hình thành giữa các phân tử cùng loại. Vd: giữa các phân tử H 2 O, HF, alcohol, acid. Liên kết hydrogen được hình thành giữa các phân tử khác loại. Vd: giữa các phân tử alcohol hay acid với H 2 O Liên kết hydrogen được hình thành giữa 1 phân tử (Liên kết hydrogen nội phân tử) Biểu diễn . . . HO H . . . H O H . . . Liên kết hydrogen giữa H 2 O- H 2 O O - H R O - H H O - H R O - H H Liên kết hydrogen giữa alcohol – H 2 O CH2 OH CH2 OH. . . ...... LK hydrogen nội pt ethylene glycol Ảnh hưởng Làm cho nhiệt độ sôi cao Làm cho tan nhiều trong nước: ethanol tan vô hạn trong nước. Nhiệt độ sôi thấp. 3) Vai trò và ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của nước Đặc điểm tập hợp Nhờ liên kết hydrogen, các phân tử nước có thể tập hợp với nhau, ngay cả ở thể hơi, thành một cụm phân tử. Kích thước các cụm phân tử này thay đổi tuy theo điều kiện nhiệt độ, áp suất. Đặc điểm này khác hẳn so với hầu hết các chất khác. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi Liên kết hydrogen làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của nước. H 2 O H 2 S CH 4 Nhiệt độ nóng chảy ( 0 C) 0 -85,6 -182,5 Nhiệt độ sôi ( 0 C) 100 -60,75 -161,58 Tính chất vật lí nước đá Liên kết hydrogen ảnh hưởng đến tính chất của nước đá. Nguyên tử O có 2 cặp electron chưa liên kết nên có thể tạo 2 liên kết hydrogen với 2 nguyên tử H của các phân tử nước khác, 2 nguyên tử H của phân tử nước đủ điều kiện để tạo liên kết hydrogen với 2 nguyên tử O của các phân tử nước khác. Như vậy, một phân tử nước có thể tạo ra 4 liên kết hydrogen với các phân tử nước khác xung quanh tạo thành cấu trúc tứ diện
Cấu trúc của tinh thể phân tử nước đá Mạng tinh thể nước đá có vô số cấu trúc như vậy. Cấu trúc này khá “rỗng” nên nước đá nhẹ hơn nước lỏng và có thể nổi một phần trên bề mặt nước lỏng. Khi nhiệt độ tăng từ 0 0 C đến 4 0 C, các cấu trúc tứ diện trong nước đá bị phá vỡ một phần và các phân tử nước được sắp xếp lại gần nhau hơn, làm cho khối lượng riêng của nước tăng dần. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng lên, khoảng cách giữa các phân tử nước tăng, làm khối lượng riêng của nước giảm. Các phân tử nước đóng vai trò điều hòa nhiệt độ trên Trái Đất. Trong thực vật và động vật Do có liên kết hydrogen mà nước dễ dàng dâng lên trong mao quản của rễ cây để vận chuyển lên thân và lá cây. Liên kết hydrogen còn tạo nên cấu trúc xoắn của các protein, carbohydrate và nucleic acid, đảm bảo chức năng đặc biệt của chúng đối với cơ thể sống. II. TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 1. Khái niệm tương tác van der Waals Tương tác van der Waals là một loại liên kết rất yếu, hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các cực trái dấu của các nguyên tử hay phân tử. Sơ đồ mô tả sự hình thành liên kết Van der Waals 2. Ảnh hưởng của tương tác van der Waal s tới tính chất vật lí cùa các chất Tương tự liên kết hydrogen, tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi các chất, nhưng ở mức độ ảnh hưởng yếu hơn so với liên kết hydrogen.
Ví dụ 1: Trong dãy halogen, tương tác van der Waals tăng theo sự tăng của số electron (và proton) trong phân tử, làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng khi tương tác van der Waals tăng Halogen F 2 Cl 2 Br 2 I 2 Khối lượng mol (g/mol) 38,0 70,9 159,8 253,8 Tổng số electron 18 34 70 106 Nhiệt độ sôi (°C) -188,1 -34,1 59,2 185,5 Nhiệt độ nóng chảy (°C) -219,6 -101,0 -7,3 113,6 Ví dụ 2: Pentane là hydrocarbon no có công thức C 5 H 12 . Đồng phân mạch không phân nhánh pentane có nhiệt độ sôi (36 °C) cao hơn so với đồng phân mạch nhánh neopentane (9,5 °C) do diện tích tiếp xúc giữa các phân tử với neopentane pentane neopentane Tương tác van der Waals giữa các phân tử pentane và neopentane => cho thấy để phá vỡ lực liên phân tử giữa các phân tử pentane cần nhiều năng lượng hơn so với neopentane, nên nhiệt độ sôi cao hơn nhiều. B. HỆ THỐNG BÀI TẬP THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA 2025 PHẦN 1. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN (CHỌN 1 ĐÁP ÁN) MỨC 1: NHẬN BIẾT Câu 1(SBT –KNTT) : Liên kết hydrogen là loại liên kết hóa học được hình thành giữa các nguyên tử nào sau đây ? A. Phi kim và hydrogen trong hai phân tử khác nhau. B. Phi kim và hydrogen trong cùng một phân tử. C. Phi kim có độ âm điện lớn và nguyên tử hydrogen. D. F, O, N….có độ âm điện lớn, đồng thời có cặp electron hóa trị chưa liên kết và nguyên tử hydrogen linh động. Câu 2(SBT –KNTT) : Tương tác van der Waals được hình thành do A. Tương tác tĩnh điện lưỡng cực – lưỡng cực giữa các nguyên tử. B. Tương tác tĩnh điện lưỡng cực – lưỡng cực giữa các phân tử. C. Tương tác tĩnh điện lưỡng cực – lưỡng cực giữa các nguyên tử hay phân tử. D. Lực hút tĩnh điện giữa các phân tử phân cực. Câu 3(SBT –KNTT) : Chất nào sau đây có thể tạo liên kết hydrogen ? A. PF 3 B. CH 4 C. CH 3 OH D. H 2 S Câu 4(SBT –KNTT) : Chất nào sau đây không thể tạo được liên kết hydrogen ? A. H 2 O B. CH 4 C. CH 3 OH D. NH 3 Câu 5(SBT –KNTT) : Tương tác van der Waals tồn tại giữa những A. Ion. B. Hạt proton. C. Hạt neutron. D. Phân tử. Câu 6(SBT –KNTT) : Cho các chất sau: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 . Chất có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là A. F 2 B. Cl 2 C. Br 2 D. I 2 Câu 7(SBT –KNTT) : Cho các chất sau: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 . Chất có nhiệt độ sôi cao nhất là