Chemistry Labs

Lớp 10

Lực liên phân tử (Van der Waals, liên kết hiđro)

Lực London, tương tác lưỡng cực–lưỡng cực và liên kết hiđro ảnh hưởng nhiệt độ sôi, nóng chảy và độ tan; chúng tác dụng giữa các hạt, không thay thế liên kết cộng hoá trị trong phân tử.

1 THCS2 THPT3 Đại học4 Nâng cao5 Nghiên cứu

Trực giácTrực giác: hạt và sự biến đổi

Nước đọng thành giọt trên một số bề mặt và sôi ở nhiệt độ cao hơn nhiều phân tử nhỏ tương tự. Lực hút giữa các phân tử giúp giải thích hiện tượng này.

Mỗi phân tử cho một nguyên tử H tới cặp electron tự do trên oxygen của phân tử bên cạnh. Xoay vòng để xem các liên kết hiđro trong 3D.
Hình học 3D dạng chữ V của phân tử nước (H2O, AX2E2), gồm hai cặp electron liên kết và hai cặp electron tự do.
Phân tử nước (chữ V, AX₂E₂): các cặp electron tự do của oxygen nhận liên kết hiđro từ phân tử nước bên cạnh.

Phổ thôngPhổ thông: mô hình và quy tắc

Định nghĩa: Ý chính

Lực liên phân tử là lực hút giữa các phân tử hay hạt riêng biệt. Chúng thường yếu hơn liên kết cộng hoá trị, nhưng nhiều lực cộng lại ảnh hưởng rõ tính chất vĩ mô.

Lực phân tán London xuất phát từ phân bố electron dao động và có ở mọi nguyên tử, phân tử. Chúng mạnh hơn khi độ phân cực hoá lớn và thường khi diện tích tiếp xúc lớn.

So sánh các lực liên phân tử
LựcGiữaXu hướng
Phân tán Londonmọi nguyên tử và phân tửtăng theo kích thước và độ phân cực hoá
Lưỡng cực–lưỡng cựccác lưỡng cực vĩnh cửumạnh hơn phân tán ở khối lượng tương đương
Liên kết hiđroH gắn N/O/F với cặp e tự do trên N/O/Fmạnh nhất trong ba lực này
H−O−H⋅⋅⋅O−H\ce{H-O-H\bond{...}O-H}

Ví dụ: Ví dụ có lời giải

Vì sao nước có nhiệt độ sôi cao so với phân tử nhỏ?

Lời giải

Các phân tử nước tạo nhiều tương tác liên kết hiđro. Khi sôi, phân tử rời mạng tương tác này, còn liên kết cộng hoá trị O–H trong phân tử không bị phá vỡ.

Ví dụ: Ví dụ thứ hai

NH₃ (M = 17) sôi ở −33 °C, PH₃ (M = 34) sôi ở −88 °C. Vì sao?

Lời giải

NH₃ có liên kết hiđro giữa các phân tử, còn PH₃ chỉ dựa vào lực phân tán yếu hơn — dù PH₃ nặng hơn, lực liên phân tử của nó yếu hơn.

Lưỡng cực vĩnh cửu có thể hút lưỡng cực khác. Liên kết hiđro là tương tác định hướng khá mạnh khi H gắn với N, O hoặc F tương tác với cặp electron tự do trên N, O hoặc F.

So sánh methane (CH₄), ammonia (NH₃), nước (H₂O) và hydrogen fluoride (HF) cho thấy rõ: ba phân tử có liên kết hiđro sôi cao hơn hẳn các chất cùng khối lượng gần đó.

Đại họcNhìn sâu hơn

Ở mức sâu hơn, hãy phân loại hiện tượng theo hạt liên quan và theo các đại lượng bất biến. Mô hình mô tả điện tích, mật độ electron hoặc cách đếm hạt; chọn mô hình đơn giản nhất giải thích được dữ kiện đo được.

Ví dụ: Ví dụ tính toán / vận dụng

Vì sao butane (C₄H₁₀, sôi −0,5 °C) có nhiệt độ sôi cao hơn propane (C₃H₈, sôi −42 °C)?

Lời giải

Cả hai đều không phân cực và chỉ tương tác bằng lực phân tán London. Butane có nhiều electron hơn và mạch dài hơn (diện tích tiếp xúc lớn hơn), nên lực hút phân tán mạnh hơn.