CHUYÊN ĐỀ VỀ LIÊN KẾT HIĐRO
I.ĐẶT VẤN ĐỀ.
Ở chương trình hóa phổ thông, nhiều học sinh hiểu về liên kết hiđro và vận dụng liên kết hiđro để xét tính tan và nhiệt độ sôi còn bị hạn chế.
Bài viết này cung cấp cho học sinh một cái nhìn tổng quan về liên kết hiđro.

II.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1.Định nghĩa:
Liên kết hiđro là tương tác tĩnh điện yếu giữa phần tử hiđro mang điện tích dương với phần tử mang điện tích âm (thường là cặp electron tự do của nguyên tố có độ âm điện lớn như (F, O, N, Cl , S..)
2.Điều kiện để có liên kết hiđro.
Điều kiện cần:
Trong hợp chất phải chứa H
Điều kiện đủ:
H phải liên kết trực tiếp với nguyên tố có độ âm điện lớn và trên nguyên tố có độ âm điện lớn đó phải có cặp e tự do.
Ví dụ
Cho các hợp chất H2O, NH3 , CH4 , HCHO, CH3COONH4.
Số hợp chất có liên kết hiđro là:
A.1 B.2 C.3 D.4
Hướng dẫn:
CH4 & HCHO không có liên kết hiđro vì H không liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn, còn CH3COONH4 tuy có H liên kết với N nhưng trên N không còn cặp electron tự do nữa,chỉ có H2O, NH3 có liên kết hiđro Chọn B
Kết luận:
-Các axit, rượu, phenol, Aminoaxit, amin bậc một, amin bậc hai, H2O đều có liên kết hiđro.
- Các Hiđrocac bon, andehit, dẫn xuất halogel, ete, este, không tạo được liên kết hiđro.
3. Kí hiệu
Người ta thường kí hiệu liên kết hiđro bằng dấu 3 chấm(…)
4.Biễu diễn liên kết hiđro
Liên kết hiđro được hình thành giữa các phân tử cùng loại.
Ví dụ 1:
Giữa các phân tử H2O, HF, rượu, axit…

Liên kết hiđro được hình thành giữa các phân tử khác loại.
Ví dụ2:
Giữa các phân tử rượu và H2O, …

5.Phân loại liên kết hiđro
Người ta chia liên kết hiđro thành hai loại sau đây.
Nội phân tử và ngoại phân tử
A.Nội phân tử .
Là liên kết hiđro ngay trong phân tử đó
Điều kiện để có nội phân tử là:
Điều kiện cần:
Hợp chất phải chứa hai nhóm chức trở lên
Điều kiện đủ:
Khi tạo thành kiên kết hiđro phải tạo được vòng 5 hoặc 6 cạnh.



Ví dụ 2: Chất nào sau đây có liên kết nội phân tử

Hướng dẫn:
Chỉ có hợp chất (2) là thỏa mãn điều kiện (Xem thêm chuyên đề so sánh tính axit – bazơ của TH.S: Nguyễn Ái Nhân)
Biểu diễn:


B.Ngoại phân tử.
Là liên kết hiđro giữa phân tử này và phân tử kia
Ví dụ:

6.Đánh giá độ mạnh của liên kết hiđro
Vì liên kết hiđro là tương tác tĩnh điện giữa phần tử hiđro mang điện tích dương và phần tử mang điện tích âm.
Do vậy muốn xét độ mạnh yếu của liên kết hiđro ta phải xét lực tương tác tĩnh điện giữa hai phần tử mang điện trái dấu đó. Nếu lực hút đó càng mạnh thì liên kết hiđro càng bền và ngược lại.Liên kết hiđro càng bền khi hiđro càng linh động và phần tử mang điện tích âm càng có cặp e linh động.
Ví dụ 1
Khi cho rượu etylic và nước thì hình thành bốn kiểu liên kết hiđro sau đây:


Loại nào bền nhất trong các loại trên?
Hướng dẫn.
Loại (B) là liên kết hiđro giữa nước và rượu. Đây là loại bền nhất- do tương tác tĩnh điện ở đó lớn nhất ( Hiđro trong nước linh động nhất, O trong rượu mạng điện tích âm lớn nhất –do rượu etylic có nhóm -C2H5 đẩy electron)
Ví dụ 2.
Rượu 900 thì loại liên kết hiđro nào chiếm ưu thế nhất?


Hướng dẫn.
Loại (D) chiếm ưu thế nhất vì rượu 900 chủ yếu là rượu và rượu
Ví dụ 3:
Giữa rượu etylic, phenol, nước có 9 loại liên kết hiđro. Loại nào bền nhất?
A.Phenol và rượu B.Phenol và nước C.rượu và phenol D.nước và rượu
Hướng dẫn:
Liên kết hiđro giữa phenol và rượu là bền nhất. Vì hiđro trong phenol là linh động nhất và O trong rượu là âm nhất. Chọn A.
Cần nhớ:
Liên kết hiđro trong axit > trong phenol > trong rượu.
7.Ảnh hưởng của liên kết hiđro đến nhiệt độ sôi
Hợp chất có liên kết hiđro thì có nhiệt độ sôi cao hơn hợp chất không có liên kết hiđro tương ứng.
Giải thích.
Vì cần tiêu tốn một năng lượng để thắng liên kết hiđro.
Ví dụ:
Hai chất hữu cơ A và B đều có công thức phân tử là C2H6O. A có nhiệt độ sôi là 78,30C. B có nhiệt độ sôi là -26,30C. Xác định A và B
A là:C2H5OH và B là CH3OCH3
Do A có liên kết hiđro còn B không có liên kết hiđro.
8.Ảnh hưởng của liên kết hiđro đến tính tan trong nước.
Hợp chất tạo được liên kết hiđro thì dễ tan được trong nước.
Ví dụ:
C2H5OH tan vô hạn trong nước vì tạo được liên kết hiđro với nước
Nhận xét:
Tính tan trong nước ngoài liên kết hiđro còn phụ thuộc vào gốc hiđrocac bon. Nếu gốc càng cồng kềnh càng, càng lớn càng khó tan. Nói chung gốc hi đro các bon mà có mạch càng dài, càng phân nhánh khả năng kị nước lớn càng khó tan
Ví dụ :
Các rượu từ C1- C3 tan vô hạn trong nước, các rượu từ C4 trở đi thì ít tan trong nước hơn.