Giải Hoá Học 10 Bài 11: Liên kết hydrogen và tương tác van der waals
Lời giải:
Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước là một loại liên kết yếu, được hình thành giữa nguyên tử H (đã liên kết với nguyên tử O có độ âm điện lớn) của phân tử nước này với một nguyên tử O (còn cặp electron hóa trị chưa tham gia liên kết) của phân tử nước khác.
Nhờ có liên kết hydrogen mà ở điều kiện thường nước ở thể lỏng, có nhiệt độ sôi cao (100oC).
1. Liên kết Hydrogen
Lời giải:
- Độ âm điện của O bằng 3,44; của H bằng 2,2 ⇒ Liên kết O-H là liên kết cộng hóa trị phân cực
- Độ âm điện của S bằng 2,58; của H bằng 2,2 do đó liên kết S-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
Vậy liên kết O-H phân cực mạnh hơn.
Lời giải:
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.
Liên kết hydrogen thường được biểu diễn bằng dấu ba chấm (…)
Lời giải:
Thứ tự tăng dần độ bền liên kết: Liên kết hydrogen < liên kết cộng hóa trị < liên kết ion.
Luyện tập trang 68 Hóa học 10: Điều gì đã khiến H2O có nhiệt độ sôi cao hơn H2S? Giải thích.
Lời giải:
H2O có liên kết hydrogen liên phân tử còn H2S không có nên H2O có nhiệt độ sôi cao hơn H2S.
Lời giải:
Công thức Lewis của NH3:
Công thức Lewis của CH4:
- Nhiệt độ sôi: Nguyên tử N có độ âm điện lớn làm cho liên kết N-H phân cực mạnh, trong phân tử NH3 nguyên tử N còn cặp electron chưa liên kết nên có thể tạo liên kết hydrogen giữa các phân tử NH3 với nhau. Mặt khác, C có độ âm điện nhỏ nên liên kết C-H phân cực yếu, nguyên tử C không còn cặp electron chưa liên kết nên không có khả năng tạo liên kết hydrogen giữa các phân tử CH4 với nhau. Điều này khiến cho nhiệt độ sôi của NH3 cao hơn của CH4.
- Khả năng hòa tan trong nước: Giải thích tương tự như nhiệt độ sôi. Phân tử NH3 có thể tạo liên kết hydrogen với nước còn CH4 thì không. Do đó NH3 tan tốt trong nước hơn CH4.
Lời giải:
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.
Lời giải:
Nên tránh ướp lạnh các lon bia, nước giải khát, … trong ngăn đá của tủ lạnh vì:
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.
2. Tương tác van der waals
Câu hỏi 6 trang 69 Hóa học 10: Quan sát Hình 11.7, cho biết thế nào là một lưỡng cực tạm thời?
Lời giải:
Trong các phân tử, các electron không ngừng chuyển động. Khi các electron di chuyển tập trung về một phía bất kì của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời.
Lời giải:
Các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng hút nhau bằng lực hút trái dấu.
Lời giải:
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.
Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử trong nhóm VIIIA, bán kính nguyên tử tăng đồng thời khối lượng nguyên tử tăng ⇒ Tương tác van der Waals tăng ⇒ Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.
Vận dụng trang 70 Hóa học 10: Tại sao nhện nước có thể di chuyển trên mặt nước?
Lời giải:
Liên kết hydrogen giữa các phân tử nước trên bề mặt nước và giữa các phân tử nước trên bề mặt với lớp nước bên dưới tạo ra sức căng bề mặt cho nước. Chân của con nhện nước gồm các chất kị nước, phân tử các chất này đẩy nước khiến cho chân của nhện nước không bị nước bao bọc và tụt xuống dưới nước. Vì vậy chúng có thể di chuyển trên bề mặt nước mà không làm vỡ bề mặt nước.
Bài tập (trang 71)
Bài 1 trang 71 Hóa học 10: Hợp chất nào dưới đây tạo được liên kết hydrogen liên phân tử
Lời giải:
Đáp án đúng là: B
A. CH4 không tạo được liên kết hydrogen vì liên kết C-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực
B. H2O tạo được liên kết hydrogen vì liên O-H phân cực. Nguyên tử H mang một phần điện tích dương (linh động) của phân tử H2O này tương tác bằng lực hút tĩnh điện với nguyên tử O mang một phần điện tích âm của nguyên tử H2O khác.
C. PH3 không tạo được liên kết hydrogen vì liên kết P-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
D. H2S không tạo được liên kết hydrogen vì liên kết S-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực.
Lời giải:
Đáp án đúng là: D
Sự phân bố electron không đồng đều trong một nguyên tử hay một phân tử hình thành nên một lưỡng cực tạm thời.
Bài 3 trang 71 Hóa học 10: Khí hiếm nào dưới đây có nhiệt độ sôi thấp nhất?
Lời giải:
Đáp án đúng là: A
Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử trong nhóm VIIIA, bán kính nguyên tử tăng đồng thời khối lượng nguyên tử tăng ⇒ Tương tác van der Waals tăng ⇒ Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.
⇒ Ne có nhiệt độ sôi thấp nhất.
Bài 4 trang 71 Hóa học 10: Biểu diễn liên kết hydrogen giữa các phân tử:
Lời giải:
a) Liên kết hydrogen được hình thành giữa các phân tử HF:
b) Liên kết hydrogen được hình thành giữa H2O và C2H5O
Lời giải:
Liên kết P-H không phân cực nên không tạo được liên kết hydrogen giữa các phân tử PH3 với nhau và giữa PH3 với H2O. Mặt khác các phân tử NH3 có thể liên kết với nhau và liên kết với H2O bằng liên kết hydrogen.
⇒ Nhiệt độ sôi và độ tan trong nước của NH3 lớn hơn PH3.
Xem thêm lời giải bài tập SGK Hoá học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:
Bài 12: Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống
Bài 13: Enthalpy tạo thành và biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học
