Liên kết hydrogen và tương tác van der Waals

Hạ nhiệt độ thì mạng liên kết hydrogen giữa các phân tử H₂O hình thành, nâng lên thì chuyển động nhiệt phá vỡ — H₂S không tạo được liên kết này nên sôi thấp hơn hẳn.

Liên kết hydrogen & tương tác van der Waals

Lực hút GIỮA các phân tử — yếu hơn nhiều so với liên kết cộng hoá trị bên trong phân tử, hình thành rồi tan rã liên tục

liên kết hydrogen

van der Waals (tạm thời)

H₂O · liên kết hydrogen

Diễn biến

Tăng/giảm nhiệt độ → chuyển động nhiệt thay đổi → ở nhiệt độ vừa phải, liên kết hydrogen liên tục hình thành rồi tan rã — trạng thái cân bằng động đặc trưng của chất lỏng → hiện có 0 liên kết hydrogen trên hình.

Hiện tượng

O có độ âm điện lớn, bán kính nhỏ, còn 2 cặp electron riêng → mỗi phân tử H₂O vừa cho vừa nhận liên kết hydrogen, tạo mạng lưới liên kết hydrogen dày đặc.

Nhiệt độ

Nhiệt độ hệ25 °C

Nhiệt độ càng cao → chuyển động nhiệt càng mạnh → liên kết hydrogen hình thành rồi tan rã càng nhanh, mạng lưới càng lỏng lẻo.

Số liên kết hydrogen đang tồn tại

Đường đứt nét mảnh trên hình — hình thành rồi tan rã liên tục, không phải một đường nối cố định.

So sánh độ bền (minh hoạ)

Liên kết cộng hoá trị~460 kJ/mol

Liên kết hydrogen~20 kJ/mol

Tương tác van der Waals~2 kJ/mol

Liên kết cộng hoá trị (bên trong phân tử) mạnh hơn hẳn liên kết hydrogen; liên kết hydrogen lại mạnh hơn tương tác van der Waals thông thường — cả ba đều dùng chung đơn vị kJ/mol nhưng khác nhau hàng chục lần.

Nhiệt độ sôi (°C)

H₂O

100°C

20°C

NH₃

-33°C

H₂S

-61°C

CH₄

-162°C

HCl

-85°C