Lực liên phân tử và nhiệt độ sôi: London, lưỡng cực, liên kết hydrogen
So sánh nhiệt độ sôi thật (gần đúng, ở 1 atm) của sáu dãy chất: alkane C₁–C₈, ba đồng phân C₅H₁₂, HCl – HBr – HI, các chất có M ≈ 44–46 g/mol, cặp alcohol – alkane cùng khối lượng và H₂O – H₂S. Đun nóng hay làm lạnh để thấy các phân tử trong khung hạt tách xa nhau khi qua nhiệt độ sôi, biểu đồ cột cập nhật chất nào đã sôi, kèm nét lực London, lưỡng cực – lưỡng cực và liên kết hydrogen giữa các phân tử cùng lời giải thích vì sao lực nào chiếm ưu thế.
Thuộc chủ đề Liên kết hóa học của Hoá học 10 (Chương trình GDPT 2018), bài liên kết hydrogen và tương tác van der Waals. Mô phỏng đặt cạnh nhau một khung hạt và biểu đồ nhiệt độ sôi thật của các dãy chất được chọn để tách riêng từng yếu tố: độ dài mạch và số electron (alkane), hình dạng phân tử (đồng phân pentane), độ phân cực so với số electron (HCl, HBr, HI), lưỡng cực – lưỡng cực so với liên kết hydrogen ở các chất cùng khối lượng mol, và nước so với hydrogen sulfide. Số liệu lấy từ sổ tay hoá học, làm tròn; khung hạt là hình minh hoạ, không theo tỉ lệ.
Chọn dãy chất và chất, rồi kéo thanh nhiệt độ từ −200 °C đến 150 °C hoặc bấm Đun nóng, Làm lạnh. Khi vượt nhiệt độ sôi, các phân tử rời chất lỏng bay khắp khung, cột của chất đó chuyển sang thể khí; dưới nhiệt độ nóng chảy, các phân tử xếp thành tinh thể. Thẻ phân tử cho biết khối lượng mol, số electron, momen lưỡng cực, dấu δ+ và δ−, cùng các loại lực có mặt; chạm vào một cột để xem chất đó.
Câu hỏi gợi ý:
– Vì sao HI sôi cao hơn HCl dù HCl phân cực hơn?
– Ethanol và dimethyl ether có cùng công thức C₂H₆O, vì sao nhiệt độ sôi chênh nhau hơn 100 °C?
– Ở 20 °C, những đồng phân nào của C₅H₁₂ là chất lỏng, và điều đó liên quan gì đến hình dạng phân tử?
Tham số điều chỉnh được
- Nhiệt độ ban đầu (-200–150 °C)
- Dãy chất
- Tốc độ đun nóng, làm lạnh (2–40 °C/s)
- Hiện lực hút giữa các phân tử