Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.
Bài học
Ôn tập: liên kết kim loại, liên kết hydrogen, van der Waals — đề tổng hợp
Mục tiêu bài học
Sau bài này, em ôn tập được liên kết kim loại, liên kết hydrogen, tương tác van der Waals, và vận dụng TOÀN BỘ kiến thức của khoá học để xếp hạng nhiệt độ nóng chảy/sôi của một tập hợp chất đa dạng, xác định đúng loại liên kết/tương tác chi phối mỗi chất.
Kiến thức nền cần nhớ
Bài trước đã ôn ba loại liên kết "trong nội bộ" một chất: ion, cộng hoá trị không phân cực, cộng hoá trị phân cực. Bài này ôn nốt liên kết kim loại (cũng là liên kết trong nội bộ một chất, nhưng đặc trưng riêng cho kim loại) và hai loại tương tác GIỮA các phân tử — liên kết hydrogen và van der Waals — rồi ghép tất cả lại thành một bức tranh đầy đủ.
Khởi động
Bốn chất quen thuộc: muối ăn NaCl, nhôm kim loại Al, nước đá $H_2O$, và khí methane $CH_4$. Nếu phải xếp hạng nhiệt độ nóng chảy của bốn chất này từ cao đến thấp mà không tra bảng, em sẽ dựa vào đâu để suy luận đúng thứ tự?
Kiến thức trọng tâm
Ôn lại nhanh: **liên kết kim loại** (Chương 4) là lực hút giữa mạng cation kim loại và biển electron tự do, chỉ có ở đơn chất kim loại, càng nhiều electron hoá trị góp vào càng bền. **Liên kết hydrogen** (Chương 5, bài 1) là lực hút giữa H (liên kết trực tiếp với F/O/N, mang $\delta^+$) của phân tử này với cặp electron riêng của F/O/N ở phân tử khác — chỉ có ở một số phân tử nhất định. **Tương tác van der Waals** (Chương 5, bài 2) là lực hút yếu do lưỡng cực tạm thời, có ở MỌI phân tử, tăng theo khối lượng/số electron.
Khi xếp hạng nhiệt độ nóng chảy/sôi của một tập hợp chất đa dạng, quy trình hợp lý là: trước tiên xác định BẢN CHẤT liên kết chi phối mỗi chất (ion, kim loại, hay chỉ là tương tác liên phân tử của một chất cộng hoá trị), rồi so sánh. Về độ mạnh tổng quát: liên kết ion và liên kết cộng hoá trị/kim loại (các liên kết MẠNH, trong nội bộ chất) thường cho nhiệt độ nóng chảy/sôi cao hơn hẳn so với các chất chỉ có tương tác liên phân tử (liên kết hydrogen hoặc van der Waals, các lực YẾU hơn nhiều, giữ các phân tử riêng biệt lại với nhau).
Áp dụng cho bốn chất ở phần khởi động: NaCl là hợp chất ion, mạng tinh thể ion rất bền, nhiệt độ nóng chảy rất cao (801 °C). Al là kim loại, liên kết kim loại cũng khá bền (nóng chảy ở 660 °C). $H_2O$ chỉ là phân tử cộng hoá trị riêng lẻ, nhưng có liên kết hydrogen giữa các phân tử nên nóng chảy ở 0 °C — thấp hơn nhiều so với NaCl và Al (vì liên kết hydrogen yếu hơn liên kết ion/kim loại), nhưng vẫn cao hơn hẳn so với chất chỉ có van der Waals. $CH_4$ chỉ có tương tác van der Waals yếu (phân tử nhỏ, ít electron), nóng chảy ở −182 °C — thấp nhất trong bốn chất. Vậy thứ tự giảm dần là: $NaCl > Al > H_2O > CH_4$.
Nhiệt độ nóng chảy giảm dần đúng theo độ mạnh liên kết/tương tác chi phối mỗi chất: liên kết ion (NaCl) > liên kết kim loại (Al) > liên kết hydrogen (H₂O) > tương tác van der Waals (CH₄).
Ví dụ
Xác định loại liên kết/tương tác chi phối của bốn chất
1
Cho bốn chất: $MgO$, $Cu$ (đồng kim loại), $NH_3$, $Br_2$. Xác định loại liên kết hoặc tương tác chi phối nhiệt độ nóng chảy/sôi của mỗi chất.
2
Mg là kim loại điển hình, O là phi kim điển hình → hợp chất ion, chi phối bởi liên kết ion (rất bền, nóng chảy ở 2852 °C).
3
Đơn chất kim loại → chi phối bởi liên kết kim loại.
4
$NH_3$ có H liên kết trực tiếp với N → chi phối bởi liên kết hydrogen giữa các phân tử. $Br_2$ là đơn chất phi kim hai nguyên tử, không có H → chỉ có tương tác van der Waals.
5
$MgO$: liên kết ion. $Cu$: liên kết kim loại. $NH_3$: liên kết hydrogen (giữa các phân tử). $Br_2$: tương tác van der Waals.
Ví dụ
Đề tổng hợp: xếp hạng nhiệt độ sôi của năm chất (dạng thi)
1
Cho năm chất: $NaCl$, $C_3H_8$ (propane), $CH_3OH$ (methanol), $Na$ (kim loại), $F_2$. Không tra bảng số liệu, hãy sắp xếp năm chất này theo chiều GIẢM DẦN nhiệt độ nóng chảy/sôi và giải thích cơ sở.
2
$NaCl$: hợp chất ion. $Na$: đơn chất kim loại. $CH_3OH$: có nhóm O-H → có liên kết hydrogen. $C_3H_8$ và $F_2$: không có liên kết hydrogen, chỉ có tương tác van der Waals.
3
$NaCl$ (liên kết ion, mạng tinh thể ion rất bền) có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong nhóm này; $Na$ (liên kết kim loại, chỉ góp 1 electron mỗi nguyên tử) có liên kết kim loại yếu hơn NaCl.
4
$CH_3OH$ có liên kết hydrogen, cao hơn hẳn hai chất chỉ có van der Waals. Giữa $C_3H_8$ (M = 44) và $F_2$ (M = 38), khối lượng phân tử gần tương đương nên tương tác van der Waals của hai chất ở mức tương tự, cả hai đều thấp hơn nhiều so với $CH_3OH$.
5
Thứ tự giảm dần hợp lý: $NaCl > Na > CH_3OH > C_3H_8 \approx F_2$ — đi từ liên kết ion (mạnh nhất, trong nội bộ hợp chất), qua liên kết kim loại, đến liên kết hydrogen (tương tác liên phân tử mạnh hơn), và cuối cùng là các chất chỉ có tương tác van der Waals (yếu nhất).
Sai lầm thường gặp
Lỗi tổng hợp thường gặp nhất là so sánh trực tiếp khối lượng phân tử giữa các chất có bản chất liên kết KHÁC NHAU (ví dụ so $NaCl$ với $C_3H_8$ chỉ bằng khối lượng mol) — điều này bỏ qua việc $NaCl$ là mạng tinh thể ion khổng lồ chứ không phải "phân tử" rời rạc như $C_3H_8$. Luôn xác định ĐÚNG BẢN CHẤT liên kết trước (ion/kim loại/cộng hoá trị với tương tác liên phân tử) rồi mới so sánh trong cùng nhóm.
Luyện tập có hướng dẫn
Luyện tập độc lập
Kiểm tra nhanh
Ghi nhớ
Độ mạnh giảm dần tổng quát: liên kết ion ≈ liên kết cộng hoá trị (trong phân tử) > liên kết kim loại (tuỳ số electron góp) > liên kết hydrogen > tương tác van der Waals. Khi xếp hạng nhiệt độ nóng chảy/sôi của nhiều chất khác bản chất, luôn xác định loại liên kết/tương tác chi phối TRƯỚC khi so khối lượng phân tử.
Đến đây, em đã đi trọn vẹn hành trình của Chương Liên kết hoá học: từ quy tắc octet làm nền tảng, qua liên kết ion và liên kết cộng hoá trị hình thành TRONG một hợp chất, đến liên kết kim loại của đơn chất kim loại, và cuối cùng là các tương tác liên phân tử — liên kết hydrogen và van der Waals — chi phối tính chất vật lí GIỮA các phân tử. Khoá học tiếp theo sẽ dùng chính những electron này theo một góc nhìn khác: sự dịch chuyển electron trong phản ứng oxi hoá — khử.
Bài trước đã ôn ba loại liên kết "trong nội bộ" một chất: ion, cộng hoá trị không phân cực, cộng hoá trị phân cực. Bài này ôn nốt liên kết kim loại (cũng là liên kết trong nội bộ một chất, nhưng đặc trưng riêng cho kim loại) và hai loại tương tác GIỮA các phân tử — liên kết hydrogen và van der Waals — rồi ghép tất cả lại thành một bức tranh đầy đủ.
Bốn chất quen thuộc: muối ăn NaCl, nhôm kim loại Al, nước đá H2O, và khí methane CH4. Nếu phải xếp hạng nhiệt độ nóng chảy của bốn chất này từ cao đến thấp mà không tra bảng, em sẽ dựa vào đâu để suy luận đúng thứ tự?
Ôn lại nhanh: liên kết kim loại (Chương 4) là lực hút giữa mạng cation kim loại và biển electron tự do, chỉ có ở đơn chất kim loại, càng nhiều electron hoá trị góp vào càng bền. Liên kết hydrogen (Chương 5, bài 1) là lực hút giữa H (liên kết trực tiếp với F/O/N, mang δ+) của phân tử này với cặp electron riêng của F/O/N ở phân tử khác — chỉ có ở một số phân tử nhất định. Tương tác van der Waals (Chương 5, bài 2) là lực hút yếu do lưỡng cực tạm thời, có ở MỌI phân tử, tăng theo khối lượng/số electron.
Khi xếp hạng nhiệt độ nóng chảy/sôi của một tập hợp chất đa dạng, quy trình hợp lý là: trước tiên xác định BẢN CHẤT liên kết chi phối mỗi chất (ion, kim loại, hay chỉ là tương tác liên phân tử của một chất cộng hoá trị), rồi so sánh. Về độ mạnh tổng quát: liên kết ion và liên kết cộng hoá trị/kim loại (các liên kết MẠNH, trong nội bộ chất) thường cho nhiệt độ nóng chảy/sôi cao hơn hẳn so với các chất chỉ có tương tác liên phân tử (liên kết hydrogen hoặc van der Waals, các lực YẾU hơn nhiều, giữ các phân tử riêng biệt lại với nhau).
Áp dụng cho bốn chất ở phần khởi động: NaCl là hợp chất ion, mạng tinh thể ion rất bền, nhiệt độ nóng chảy rất cao (801 °C). Al là kim loại, liên kết kim loại cũng khá bền (nóng chảy ở 660 °C). H2O chỉ là phân tử cộng hoá trị riêng lẻ, nhưng có liên kết hydrogen giữa các phân tử nên nóng chảy ở 0 °C — thấp hơn nhiều so với NaCl và Al (vì liên kết hydrogen yếu hơn liên kết ion/kim loại), nhưng vẫn cao hơn hẳn so với chất chỉ có van der Waals. CH4 chỉ có tương tác van der Waals yếu (phân tử nhỏ, ít electron), nóng chảy ở −182 °C — thấp nhất trong bốn chất. Vậy thứ tự giảm dần là: NaCl>Al>H2O>CH4.
Cho bốn chất: MgO, Cu (đồng kim loại), NH3, Br2. Xác định loại liên kết hoặc tương tác chi phối nhiệt độ nóng chảy/sôi của mỗi chất.
NH3 có H liên kết trực tiếp với N → chi phối bởi liên kết hydrogen giữa các phân tử. Br2 là đơn chất phi kim hai nguyên tử, không có H → chỉ có tương tác van der Waals.
MgO: liên kết ion. Cu: liên kết kim loại. NH3: liên kết hydrogen (giữa các phân tử). Br2: tương tác van der Waals.
Cho năm chất: NaCl, C3H8 (propane), CH3OH (methanol), Na (kim loại), F2. Không tra bảng số liệu, hãy sắp xếp năm chất này theo chiều GIẢM DẦN nhiệt độ nóng chảy/sôi và giải thích cơ sở.
NaCl: hợp chất ion. Na: đơn chất kim loại. CH3OH: có nhóm O-H → có liên kết hydrogen. C3H8 và F2: không có liên kết hydrogen, chỉ có tương tác van der Waals.
NaCl (liên kết ion, mạng tinh thể ion rất bền) có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong nhóm này; Na (liên kết kim loại, chỉ góp 1 electron mỗi nguyên tử) có liên kết kim loại yếu hơn NaCl.
CH3OH có liên kết hydrogen, cao hơn hẳn hai chất chỉ có van der Waals. Giữa C3H8 (M = 44) và F2 (M = 38), khối lượng phân tử gần tương đương nên tương tác van der Waals của hai chất ở mức tương tự, cả hai đều thấp hơn nhiều so với CH3OH.
Thứ tự giảm dần hợp lý: NaCl>Na>CH3OH>C3H8≈F2 — đi từ liên kết ion (mạnh nhất, trong nội bộ hợp chất), qua liên kết kim loại, đến liên kết hydrogen (tương tác liên phân tử mạnh hơn), và cuối cùng là các chất chỉ có tương tác van der Waals (yếu nhất).
Lỗi tổng hợp thường gặp nhất là so sánh trực tiếp khối lượng phân tử giữa các chất có bản chất liên kết KHÁC NHAU (ví dụ so NaCl với C3H8 chỉ bằng khối lượng mol) — điều này bỏ qua việc NaCl là mạng tinh thể ion khổng lồ chứ không phải "phân tử" rời rạc như C3H8. Luôn xác định ĐÚNG BẢN CHẤT liên kết trước (ion/kim loại/cộng hoá trị với tương tác liên phân tử) rồi mới so sánh trong cùng nhóm.
Đến đây, em đã đi trọn vẹn hành trình của Chương Liên kết hoá học: từ quy tắc octet làm nền tảng, qua liên kết ion và liên kết cộng hoá trị hình thành TRONG một hợp chất, đến liên kết kim loại của đơn chất kim loại, và cuối cùng là các tương tác liên phân tử — liên kết hydrogen và van der Waals — chi phối tính chất vật lí GIỮA các phân tử. Khoá học tiếp theo sẽ dùng chính những electron này theo một góc nhìn khác: sự dịch chuyển electron trong phản ứng oxi hoá — khử.