NHIỆT ĐỘ SÔI CỦA CÁC CHẤT
Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi , nghĩa là ảnh hưởng đến lực hút giữa các phân tử , gồm có: - khối lượng phân tử - liên kết H - Lực hút Van der Waals - momen lưỡng cực của phân tử - Lực phân tán london [ một dạng của lực Van der Waals ] Các yếu tố trên cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ tan trong nước của chất hữu cơ , mà quan trọng nhất là liên kết H
1- Ảnh hưởng của liên kết H đến nhiệt độ sôi :
Liên kết H giúp các phân tử ràng buộc với nhau chặt chẽ hơn , nên cần nhiều năng lượng hơn để có thể tách các phân tử ra khỏi mạng tinh thể , dẫn đến có nhiệt độ sôi cao hơn trong trường hợp ko tạo dc liên kết H [ khi có khối lượng phân tử xấp xỉ nhau ] VD: so sánh nhiệt độ sôi của butan và rượu etylic Butan : C4H10 - M: 58 - liên kết H : ko có --> nhiệt độ sôi : 0,5 độ C Etanol :C2H5OH - M : 46 - liên kết H : có > nhiệt độ sôi : 78,3 độ C
2- Lực hút Van der Waals [VDL]:
a- Định nghĩa :
Lực hút VDL là lực hút tĩnh điện giữa các phân tử do sự phân cực tạm thời trong phân tử
b- Phân loại :
+ Lực định hướng : Xuất hiện trong các phân tử có cực như HCL + Lực cảm ứng : Các phân tử có cực và ko cực như dẫn xuất Halogen + Lực khuếch tán : các phân tử ko cực Lực hút VDL cũng thuộc loại lực tương tác yếu , ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi tương tự lực H [ Có liên kết VDl thì nhiệt độ sôi cao hơn ]
3- Momen lưỡng cực : [ Dành cho HSG ] Xuất hiện khi các phân tử có sự phân bố điện tích ko đều , có trọng tâm tích điện dương và âm ko trùng nhau , nên xuất hiện lưỡng cực gồm 2 điện tích trái dấu . Độ phân cực của phân tử biểu thị bằng momen lưỡng cực Momen lưỡng cực nằm trong phần lực liên kết VDL
4- Lực phân tán london [ Dành cho HSG ]
Nói tóm tắt về sự ảnh hưởng của lực này lên nhiệt độ sôi : Lực này xuất hiện khi momen lưỡng cực tạm thời gây ra do cảm ứng từ các phân tử kế cận khi chúng tiến đến gần nhau + Diện tích bề mặt càng lớn phân tử càng lớn thì lực hút càng mạnh , lực london càng mạnh Lực phân tán london giải thích cho chúng ta hiện tượng các đồng phân có nhiệt độ sôi khác nhau [ do đồng phân nào có mạch dài hơn thì lực london mạnh hơn --> sôi cao hơn ]
CÁC CHÚ Ý KHI LÀM TRẮC NGHIỆM DẠNG BÀI TẬP SO SÁNH NHIỆT ĐỘ SÔI
Các bài thường gặp trong đề thi hoặc các bộ đề luyện tập đó là sắp xếp theo chiều tăng dần , hoặc giảm dần nhiệt độ sôi , với kiểu dạng đề như thế , chúng ta chỉ cần nắm rõ các tiêu chí sau I/ Với Hidrocacbon - Đi theo chiều tăng dần của dãy đồng đẵng [ Ankan , Anken , Ankin , Aren ..] thì nhiệt độ sôi tăng dần vì khối lượng phân tử tăng VD : C2H6 > CH4 - Với các Ankan , Anken , Ankin , Aren tương ứng thì chiều nhiệt độ sôi như sau Ankan < Anken < Ankin < Aren
lí do :
khối lượng phân tử tương đương nhưng do tăng về số lượng nối pi nên dẫn đến nhiệt độ sôi cao hơn [ mất thêm năng lượng để phá vỡ liên kết pi ] - Với các đồng phân thì đồng phân nào có mạch dài hơn thì có nhiệt độ sôi cao hơn [ đọc phần lực phân tán london ] - Với các dẫn xuất Đối với dẫn xuất R-X , nếu không có liên kết hidro , nhiệt độ sôi sẽ càng cao khi X hút e càng mạnh. VD :C4H9 Andehit , xeton và Este - Xeton > Andehit
C/ Chú ý với rượu và Acid :
- Các gốc đẩy e [ CH3 , C2H5 .....] sẽ làm tăng nhiệt độ sôi tăng do liên kết H bền hơn VD: CH3COOH < C2H5COOH - Các gốc hút e [ Phenyl , Cl ...] sẽ làm giảm nhiệt độ sôi do liên kết H sẽ giảm bền đi VD: Cl-CH2COOH < CH3COOH [ độ hút e giảm dần theo thứ tự F > Cl > Br > I ] -
d/ Chú ý với các hợp chất thơm có chứa nhóm chức -OH , -COOH , -NH2 :
- Nhóm thế loại 1 [ chỉ chứa các liên kết sigma như : CH3 , C3H7 ..] có tác dụng đẩy e vào nhâm thơm làm liên kết H trong chức bền hơn nên làm tăng nhiệt độ sôi - Nhóm thế loại 2 [ chưa liên kết pi như NO2 , C2H4 ...] có tác dụng hút e của nhâm thơm làm liên kết H trong chức kém bền đi nên làm giảm nhiệt độ sôi - Nhóm thế loại 3 [ các halogen : -Br , -Cl , -F , -I .. ] có tác dụng đẩy e tương tự như nhóm thế loại 1
Kết Luận : - Với các hợp chất đơn giản thì chỉ cần xét các yếu tố chủ yếu là khối lượng phân tử và liên kết H để so sánh nhiệt độ sôi của chúng - Với các hợp chất phức tạp thì nên xét đầy đủ tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi để đưa đến kết quả chính xác nhất
DẠNG TOÁN SO SÁNH TÍNH ACID VÀ TÍNH BAZO :
I/ Tính Acid Đây là một dạng bài tập lí thuyết thường gặp chúng ta sẽ xét các yếu tố ảnh hưởng đến tính Acid Trước hết , so sánh tính Acid là so sánh cái gì ? so sánh tính Acid là so sánh khả năng phân li cho Proton H+ . Khả năng phân li để cho Proton H+tùy thuộc vào sự phân cực của liên kết -O-H - Các nhóm đẩy e sẽ làm giảm sự phân cực liên kết O-H nên H kém linh động , khả năng phân li giảm nên Tính Acid giảm - Các nhóm hút e làm tăng sự phân cực liên kết O-H nên H linh động hơn , khả năng phân li tăng nên tính Acid tăng VD : So sánh tính Acid của HCOOH và CH3COOH - Gốc CH3 trong Acid Acetic có tác dụng đẩy e làm giảm sự phân vực của liên kết O-H , nguyên tử H trong nhóm -OH kém linh động , nên Acid Acetic có tính Acid yếu hơn của HCOOH So sánh tính Acid của Acid Clo Acetic và Acid DicloAcetic - Các nguyên tử Clo có tác dụng hút e làm tăng sự phân cực của liên kết O-H , nên nguyên tử H trong nhóm -OH linh động hơn [ các dẫn xuất halogen của Acíd Acetic có tính Acid mạnh hơn so với Acid Acetic ] , nhưng Acid Diclo Acetic do tác dụng của 2 nhóm hút nên tính Acid sẽ mạnh hơn
Chú ý : Với các dẫn xuất halogen thì khả năng hút e như sau :F > Cl > Br > I
So sánh tính Acid của CH3COOH và C6H5COOH - Acid benzoic có gốc phenyl hút e rất mạnh nhờ liên hợp Proton - pi đáng lẽ ra sẽ làm cho tính Acid tăng mạnh nhưng do tính kị nước rất lớn nên cản trở sự phân li của H+ nước nên ko có tác dụng gi đến tính Acid , vì vậy Acid bezoic có tính Acid bé hơn của Acid Acetic
Chú ý : Rượu , Acid , Phenol có trật tự tính Acid sau : Acid > Phenol > Rượu II/ TÍnh bazơ chịu sự ảnh hưởng của các yếu tố tương tự như các yếu tố Acid Tính bazo có dc của các Amin là do đôi e tự do trên N [ của chức NH2] gây ra . Đôi e càng linh động tính bazo càng tăng , cụ thể như sau - nhóm đẩy e [ gốc Ankyl như CH3 ..]sẽ làm tăng sự linh động của đôi e tự do trên nitơ nên tính bazo tăng -Nhóm hút e [ gốc phenyl ] sẽ làm giảm sự linh động của đôi e tự do trên nitơ nên tính bazo giảm - Ngoài ra ta xét hiệu ứng chắn ko gian đối với Amin bậc 3 : Tuy có nhiều nhóm đẩy e , nhưng do chúng án ngữ ko gian lớn làm không gian quay của đôi e tự do ít đi nên tính bazo sẽ giảm chứ ko tăng Chú ý : Tất cả các Amin [ trừ các Amin thơm ] đều có tính bazo lớn hơn NH3
Một bài tập thường gặp : sắp xếp tính bazo của C6H5NH2 , NH3 , CH3NH2 , [CH3]2NH , [CH3]3N
theo lí thuyết trình bày ta thấy : C6H5NH2 < NH3 < [CH3]3N < CH3NH2 < [ CH3]2NH
Chúc các bạn đạt điểm tối đa với phần bài tập này ..................Thân ái : Lê Hoàng Anh