Bài giảng Hóa học 10 - Bài 11: Liên kết hydrogen và tương tác Van Der Waals - Năm học 2022-2023 - Dương Thị Hằng Nga - Trường THPT Trịnh Hoài Đức

Bài 
11 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
Mục tiêu 
- Trình bày được khái niệm liên kết hydrogen. Giải thích được sự xuất hiện liên kết hydrogen giữa các hợp chất. 
- Nêu được vai trò và ảnh hưởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của nước. 
- Hs thấy được tầm quan trọng của các loại lực liên kết phân tử trong sự tồn tại của thế giới xung quanh. 
- Trình bày được thế nào là lưỡng cực tạm thời, lưỡng cực cảm ứng, khái niệm về tương tác van der Waals; 
- So sánh được nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy các chất; giải thích một số hiện tượng thực tế như sự bám hút các hạt bụi trên bề mặt nhẵn, sự hấp phụ các chất màu và chất độc hại trong nước bởi than hoạt tính, tắc kè có thể di chuyển trên mặt kính trơn nhẵn, thẳng đứng 
1 
MỜI CÁC EM XEM MỘT ĐOẠN VIDEO SAU: 
2 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Vì sao nhện nước, gọng vó di chuyển nhẹ nhàng trên mặt nước? 
Giải thích: 
do sức căng bề mặt của nước lớn nên có thể di chuyển nhẹ nhàng trên bề mặt. 
3 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Kết luận 
Giữa các phân tử có tồn tại lực liên kết hoặc những tương tác giúp gắn kết các phân tử lại với nhau. Bài học hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về liên kết hydrogen và tương tác van der waals. 
4 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
1 
LIÊN KẾT HYDROGEN 
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 
Hoàn thành các câu hỏi sau: 
Câu 1: Quan sát hình 11.1 SGK: thảo luận cặp đôi so sánh sự phân cực giữa liên kết S-H và liên kết O-H? Giải thích. 
Câu 2: Quan sát hình 11.2, 11.3 SGK: cho biết bản chất của liên kết hydrogen 
Câu 3: So sánh độ bền của liên kết hydrogen với liên kết cộng hoá trị và liên kết ion. 
Tìm hiểu về liên kết hydrogen 
5 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 1: Quan sát hình 11.1 SGK: thảo luận so sánh sự phân cực giữa liên kết S-H và liên kết O-H? Giải thích. 
Lời giải 
Nguyên tử bị thiếu bao nhiêu electron thì bỏ ra bấy nhiêu electron để góp chung electron với các nguyên tử khác => Đạt cấu hình eleectron bền vững của khí hiếm 
Ví dụ: 
- Xét liên kết O – H: 
∆ χ = 3,44 – 2,2 = 1,24 ⇒ Liên kết O-H là liên kết cộng hóa trị phân cực. 
- Xét liên kết S – H: 
∆ χ = 2,58 – 2,2 = 0,38 ⇒ Liên kết S-H là liên kết cộng hóa trị không phân cực. 
Vậy liên kết O-H phân cực mạnh hơn. 
6 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 2: Quan sát hình 11.2, 11.3 SGK: cho biết bản chất của liên kết hydrogen 
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 
7 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 3: So sánh độ bền của liên kết hydrogen với liên kết cộng hoá trị và liên kết ion. 
Lời giải 
Phương pháp giải: 
- Liên kết cộng hóa trị mạnh hơn liên kết hydrogen 
- Liên kết ion mạnh hơn liên kết cộng hóa trị 
Lời giải: 
Liên kết hydrogen < Liên kết cộng hóa trị < Liên kết ion 
8 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
1 
LIÊN KẾT HYDROGEN 
Kết luận 
- Liên kết hydrogen giữa các phân tử là lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử H (đã liên kết với một nguyên tử mang độ âm điện lớn, thường là F, O, N) ở phân tử này với một nguyên tử phi kim mang điện tích âm lớn (thường là F, O, N) còn cặp electron hoá trị chưa tham gia liên kết ở phân tử khác. 
Liên kết hydrogen được biểu diễn bằng dấu ba chấm ( ) 
Tìm hiểu về liên kết hydrogen 
9 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
1 
LIÊN KẾT HYDROGEN 
Tìm hiểu về liên kết hydrogen 
Kiến thức trọng tâm 
Bản chất của liên kết hydrogen : Liên kết được hình thành giữa H và nguyên tử có độ âm điện lớn,nguyên tử đó phải có ít nhất một cặp e hóa trị chưa liên kết. 
10 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
1 
LIÊN KẾT HYDROGEN 
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 
Câu 1: Vì sao ở điều kiện thường H 2 O ở trạng thái lỏng mà H 2 S ở trạng thái khí? 
Câu 2: Quan sát hình 11.4 và 11.5 SGK và cho biết vì sao alcohol và NH 3 tan tốt trong nước, còn CH 4 ít tan trong nước? 
Câu 3: Giải thích vì sao khí HCl tan tốt trong nước, còn xăng lại không tan trong nước. 
Câu 4: Quan sát hình 11.6 SGK và giải thích vì sao không nên ướp lạnh các lon bia, nước giải khát , trong ngăn đá của tủ lạnh? 
Câu 5 : Quan sát hình bên dưới, giải thích vì sao 1 phân tử nước có thể tạo được tối đa 4 liên kết hydrogen với 4 phân tử nước khác? 
Tìm hiểu vai trò, ảnh h ư ởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của n ư ớc 
11 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 1: Vì sao ở điều kiện thường H 2 O ở trạng thái lỏng mà H 2 S ở trạng thái khí? 
Lời giải 
Liên kết Hidro làm cho các phân tử nước liên kết lại với nhau, nhờ đó, nước ở thể lỏng còn H2S ở thể khí 
12 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 2: Quan sát hình 11.4 và 11.5 SGK và cho biết vì sao alcohol và NH 3 tan tốt trong nước, còn CH 4 ít tan trong nước? 
Lời giải 
Phân tử NH 3 có thể tạo liên kết hydrogen với nước còn CH 4 thì không. Do đó NH 3 tan tốt trong nước hơn CH 4 . 
CH 4 
NH 3 
13 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 3: Giải thích vì sao khí HCl tan tốt trong nước, còn xăng lại không tan trong nước. 
Lời giải 
- Trong HCl chứa liên kết cộng hóa trị phân cực (về phía Cl) → HCl là hợp chất phân cực. 
→ HCl tan tốt trong nước. 
- Vì xăng và dầu ăn (chất béo) là hợp chất không phân cực(este nên ko phân ly ra các ion) nên ko tan trong các dung môi phân cực như nước,chỉ tan trong dung môi hữu cơ không phân cực. 
14 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 4: Quan sát hình 11.6 SGK và giải thích vì sao không nên ướp lạnh các lon bia, nước giải khát , trong ngăn đá của tủ lạnh? 
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 H 2 O 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. 
15 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 5 : Quan sát hình bên dưới, giải thích vì sao 1 phân tử nước có thể tạo được tối đa 4 liên kết hydrogen với 4 phân tử nước khác? 
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. 
TRẢ LỜI: 
Giải bởi Vietjack 
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. 
16 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
1 
LIÊN KẾT HYDROGEN 
Kết luận 
- H 2 O ở thể lỏng ở đều kiện thường. 
- Có nhiệt độ sôi (100 0 C), nhiệt độ nóng chảy cao hơn so với một số chất như H 2 S,CH 4 , 
- Nước là một dung môi tốt hòa tan được nhiều chất 
- Nước ở trạng thái rắn có thể tích lớn hơn nước ở trạng thái lỏng. 
- Một phân tử H 2 O có thể tọa tối đa 4 liên kết hydrogen với 2 nguyên tử khác. 
Tìm hiểu vai trò, ảnh h ư ởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của n ư ớc 
17 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
1 
LIÊN KẾT HYDROGEN 
Tìm hiểu vai trò, ảnh h ư ởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của n ư ớc 
Kiến thức trọng tâm 
- H2O ở thể lỏng ở đều kiện thường. 
- Có nhiệt độ sôi (100 0 C), nhiệt độ nóng chảy cao hơn so với một số chất như H2S,CH4, 
- Nước là một dung môi tốt hòa tan được nhiều chất. 
- Nước ở trạng thái rắn có thể tích lớn hơn nước ở trạng thái lỏng. 
18 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Quan sát hình ảnh sau: 
F 2 
Cl 2 
Br 2 
I 2 
19 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Quan sát hình ảnh sau: 
Cho biết trạng thái tập hợp của phân tử F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 ở điều kiện thường? 
Khí 
Khí 
Lỏng 
Rắn 
F 2 
Cl 2 
Br 2 
I 2 
Vậy? 
- Vì sao có sự khác nhau về trạng thái tập hợp các đơn chất ? 
20 
Vậy? 
- Vì sao có sự khác nhau về trạng thái tập hợp các đơn chất ? 
Vì: 
Giữa các phân tử không có liên kết hydrogen thì vẫn có tương tác với nhau mặc dù yếu hơn nhiều, đó là tương tác van der Waals, vậy tương tác van der Waals được hình thành như thế nào, nó có ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy các chất ra sao? Chúng ta sẽ tìm hiểu trong bài học hôm nay. 
21 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
2 
T Ư ƠNG TÁC VAN DER WAALS 
Giới thiệu về t ư ơng tác van der Waals (van đ ơ Van) 
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 
Câu 1. Điền các từ còn thiếu 
 1. Khi các electron ..của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời. 
 2. Các lưỡng cực tạm thời cũng có thể làm các phân tử lân cận xuất hiện các .. 
Câu 2. Các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng hút nhau bằng lực hút nào? 
Câu 3. Nêu khái niệm về tương tác van der Waals. 
Câu 4. Lực tương tác van der Waals phụ thuộc vào yếu tố nào? 
Câu 5. Dựa vào bảng 11. 1, hãy 
 Giải thích xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các nguyên tố khí hiếm trong Bảng 11.1 ? 
22 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 1. Điền các từ còn thiếu 
Lời giải 
1. Khi các electron ....của phân tử sẽ hình thành nên các lưỡng cực tạm thời. 
 2. Các lưỡng cực tạm thời cũng có thể làm các phân tử lân cận xuất hiện các .. 
di chuyển tập trung về một phía bất kì 
lưỡng cực cảm ứng 
23 
L ư ỡng cực tạm thời 
L ư ỡng cực cảm ứng 
24 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 2. Các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng hút nhau bằng lực hút nào? 
Lời giải 
lực tương tác van der Waals 
lực tương tác van der Waals là gì? 
25 
Câu 2. Các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng hút nhau bằng lực hút nào? 
Lời giải 
lực tương tác van der Waals 
26 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 3. Nêu khái niệm về tương tác van der Waals. 
Lời giải 
Tương tác van der Waals là tương tác tĩnh điện lưỡng cực – lưỡng cực giữa các nguyên tử hay phân tử 
L ư ỡng cực tạm thời 
L ư ỡng cực cảm ứng 
27 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 4. Lực tương tác van der Waals phụ thuộc vào yếu tố nào? 
Lời giải 
Lực tương tác van der Waals phụ thuộc vào số lượng electron trong nguyên tử/ phân tử, kích thước nguyên tử/ phân tử. 
28 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Câu 5. Giải thích xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các nguyên tố khí hiếm trong Bảng 11.1 ? 
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. 
29 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Bài tập. Dựa vào bảng 11. 1, hãy 
 So sánh bán kính nguyên tử, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các nguyên tố khí hiếm? 
Lời giải 
Từ He đến Ra, bán kính nguyên tử, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy tăng. 
- Từ He đến Ra, số lớp electron tăng nên bán kính tăng. 
- Từ He đến Ra, kích thước và số electron tăng dần làm tương tác van der Waals giữa các nguyên tử khí hiếm cũng tăng dần do đó làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi. 
30 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
Kết luận 
- Lực tương tác yếu giữa các phân tử, được hình thành do sự xuất hiện giữa các lưỡng cực tạm thời và lưỡng cực cảm ứng được gọi là tương tác van der Waals 
- Tương tác van der Waals làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi các chất. 
- Khi khối lượng phân tử tăng, kích thước phân tử tăng thì tương tác van der Waals tăng. 
2 
T Ư ƠNG TÁC VAN DER WAALS 
Giới thiệu về t ư ơng tác van der Waals (van đ ơ Van) 
31 
LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ TƯƠNG TÁC VAN DER WAALS 
11 
1 
LIÊN KẾT HYDROGEN 
Tìm hiểu vai trò, ảnh h ư ởng của liên kết hydrogen tới tính chất vật lí của n ư ớc 
L ư u ý: 
Tương tác van der Waals có mức độ ảnh hưởng yếu hơn so với liên kết hydrogen. 
32 
BÀI TẬP 
1. 
Hợp chất nào d ư ới đây tạo đ ư ợc liên kết hydrogen liên phân tử? 
	A. CH 4 	B. H 2 O	C. PH 3 	D. H 2 S 
2. 
Sự phân bố electron không đồng đều trong một nguyên tử hay một phân tử hình thành nên 
	A. một ion d ư ơng	B. một ion âm 
	B. một l ư ỡng cực vĩnh viễn	D. một l ư ỡng cực tạm thời 
3. 
Khí hiếm nào d ư ới đây có nhiệt độ sôi thấp nhất? 
	A. Ne	B. Xe	C. Ar	D. Kr 
4. 
Khí hiếm nào d ư ới đây có nhiệt độ sôi cao nhất? 
	A. Ne	B. Xe	C. Ar	D. Kr 
33 
5. 
Biểu diễn liên kết hydrogen giữa các phân tử: 
Hydrogen fluoride. 
Ethanol (C 2 H 5 OH) và n ư ớc 
Hydrogen fluoride. (HF) 
Ethanol (C 2 H 5 OH) và n ư ớc (H 2 O) 
Hoặc 
34 
6. 
Trong các chất ammonia (NH 3 ) và phosphine (PH 3 ), theo em chất nào có nhiệt độ sôi và độ tan trong n ư ớc lớn h ơ n? Giải thích. 
Giải: 
Liên kết P-H không phân cực nên không tạo được liên kết hydrogen giữa các phân tử PH 3 với nhau và giữa PH 3 với H 2 O. Mặt khác các phân tử NH 3 có thể liên kết với nhau và liên kết với H 2 O bằng liên kết hydrogen. 
⇒ Nhiệt độ sôi và độ tan trong nước của NH 3 lớn hơn PH 3 . 
35 
---HẾT--- 
36