Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals

Trong các chất $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{NH_3}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{CH_3OH}$, $\mathrm{CH_3OCH_3}$, $\mathrm{HF}$, chất nào có liên kết hydrogen giữa các phân tử cùng loại?

Giải. Cần $\mathrm{H}$ gắn $\mathrm{N}$, $\mathrm{O}$, $\mathrm{F}$: $\mathrm{NH_3}$, $\mathrm{CH_3OH}$ ($\mathrm{O-H}$), $\mathrm{HF}$. Còn $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{CH_3OCH_3}$ (không có $\mathrm{O-H}$) thì không.

Sắp xếp nhiệt độ sôi tăng dần: $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{C_2H_6}$, $\mathrm{C_3H_8}$.

Giải. Cùng không cực, không có liên kết hydrogen: khối lượng ($16$, $30$, $44$) tăng thì van der Waals mạnh hơn. $\mathrm{CH_4} < \mathrm{C_2H_6} < \mathrm{C_3H_8}$ (khoảng $-162$, $-89$, $-42\,{}^\circ\mathrm{C}$).

Vì sao $n$-pentane sôi cao hơn neopentane?

Giải. Cùng $\mathrm{C_5H_{12}}$ ($M = 72$). $n$-pentane mạch thẳng, tiếp xúc giữa các phân tử rộng hơn; neopentane gần cầu, tiếp xúc ít, van der Waals yếu hơn nên sôi thấp hơn.

Sắp xếp nhiệt độ sôi tăng dần: $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{HBr}$, $\mathrm{HI}$, $\mathrm{HF}$.

Giải. Ba chất không có liên kết hydrogen: sôi tăng theo khối lượng, $\mathrm{HCl}$ ($-85$) $<$ $\mathrm{HBr}$ ($-67$) $<$ $\mathrm{HI}$ ($-35$). $\mathrm{HF}$ có liên kết hydrogen nên sôi cao nhất ($20\,{}^\circ\mathrm{C}$). Thứ tự: $\mathrm{HCl} < \mathrm{HBr} < \mathrm{HI} < \mathrm{HF}$.

Vì sao ethanol sôi cao hơn dimethyl ether dù cùng công thức phân tử $\mathrm{C_2H_6O}$?

Giải. Ethanol có nhóm $\mathrm{O-H}$ nên tạo liên kết hydrogen giữa các phân tử. Dimethyl ether chỉ có $\mathrm{C-O-C}$, không có $\mathrm{H}$ gắn $\mathrm{O}$, chỉ có tương tác van der Waals và lưỡng cực yếu hơn.

Cho $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{H_2O}$, $\mathrm{CH_4}$, $\mathrm{NH_3}$. Xét: a) $\mathrm{NaCl}$ chỉ có liên kết ion; b) trong $\mathrm{HCl}$, cặp electron chung lệch về $\mathrm{Cl}$; c) $\mathrm{CH_4}$ có liên kết hydrogen giữa các phân tử; d) $\mathrm{H_2O}$ sôi cao hơn $\mathrm{H_2S}$ nhờ liên kết hydrogen; e) $\mathrm{NH_3}$ có $3\sigma$, $0\pi$.

Giải. a) Đúng ($\Delta\chi = 2{,}23$). b) Đúng ($\mathrm{Cl}$ có $\chi$ lớn hơn). c) Sai ($\mathrm{H}$ gắn $\mathrm{C}$). d) Đúng. e) Đúng ($3$ liên kết đơn).