Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals SVIP

I. MỞ ĐẦU

- Tính chất vật lí của chất có liên kết cộng hóa trị phụ thuộc vào lực giữa các phân tử, hình dạng phân tử và độ phân cực của liên kết.

- Các lực tương tác như liên kết hydrogen và tương tác van der Waals thường yếu hơn đáng kể so với các loại liên kết hóa học mạnh như liên kết ion, liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết kim loại.

II. LIÊN KẾT HYDROGEN

1. Bản chất của liên kết hydrogen

Liên kết hydrogen hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn như O, N, F,...) và một nguyên tử khác (độ âm điện lớn) có cặp electron hóa trị chưa liên kết.

- Liên kết hydrogen hình thành giữa các phân tử cùng loại:

Ví dụ: Nguyên tử O trong phân tử H₂O còn một cặp electron chưa liên kết do đó có thể tạo liên kết hydrogen với nguyên tử H của các phân tử H₂O khác.  

 - Liên kết hydrogen hình thành giữa các phân tử khác loại.

Ví dụ: Nguyên tử O trong phân tử H₂O còn một cặp electron chưa liên kết do đó có thể tạo liên kết hydrogen với nguyên tử H của các phân tử C₂H₅OH.  

2. Vai trò và ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của nước

Sự hình thành liên kết hydrogen giữa các phân tử làm tăng nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của nước.

Ví dụ: Do ảnh hưởng của liên kết hydrogen nên nhiệt độ sôi của H₂O cao hơn nhiều so với các hợp chất tương ứng ở nhóm VIA.

III. TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS

1. Khái niệm tương tác van der Waals

Tương tác tĩnh điện kiểu lưỡng cực - lưỡng cực giữa các nguyên tử hay phân tử được gọi là tương tác van der Waals.

Ở các chất có chứa liên kết cộng hóa trị phân cực, tương tác van der Waals xảy ra mạnh do tồn tại vùng điện tích trái dấu giữa các phân tử.

2. Ảnh hưởng của tương tác van der Waals đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các chất

Phân tử càng lớn thì tương tác van der Waals càng mạnh làm nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.

Ví dụ: Trong nhóm halogen, khối lượng phân tử tăng từ Cl₂ đến I₂ làm tương tác van der Waals tăng theo dẫn đến nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy tăng dần.

Ví dụ: Tuy có cùng khối lượng phân tử, nhưng n-pentane có nhiệt độ sôi cao hơn neopentane do cấu trúc mạch không phân nhánh làm tăng diện tích tiếp xúc giữa các phân tử, từ đó làm tăng tương tác van der Waals.