Cách để nhận biết chất nào có liên kết hidro

Nói chung liên kết có thể giữa các nguyên tử với nhau để tao nên hợp chất (ví dụ C và H liên kết với nhau -> CH4), hoặc có thể giữa các phân tử với nhau để tạo nên khối chất (ví dụ giữa khối khí CH4 tồn tại liên kết giữa các phân tử CH4). Liên kết hydro thuộc loại thứ hai.

1. Mô tả liên kết hydro.

Xét phân tử rượu etylic C2H5OH, ta ký hiệu đơn giản là R – O – H trong thực tế, phân tử rượu có dạng như hình vẽ. Ta biết rằng H mang độ âm điện nhỏ hơn O nên liên kết O – H phân cực (+) về đầu H và phân cực (-) về đầu O. Do đó các ta có thể tưởng tượng các phân tử rượu những hình bầu dục có một đầu (+) và một đầu (-). Theo nguyên tắc thì âm dương hút nhau lên các phân tử rượu sẽ sắp xếp kiểu nối đầu – đuôi như hình vẽ. Liên kết như thế gọi là liên kết hydro.

2. Những chất như thế nào thì có liên kết hydro.

Tất cả những chất có chứa nhóm nguyên tố kiểu – X – H, với X là một nguyên tố có độ âm điện tương đối cao. Ví dụ như nhóm hydroxyl – O – H, amin – N – H. Vì vậy các hợp chất hữu cơ hay gặp như rượu, phenol, acid cacboxylic, amin, amino acid …. là nhưngx hợp chất có liên kết hydro.

3. Ảnh hưởng của liên kết hydro lên nhiệt độ sôi (hoặc nóng chảy) và tính tan.

Ảnh hưởng lên nhiệt độ sôi: do có liên kết hydro nên các phân tử liên kết với nhau chặt chẽ hơn. Vì vậy, nhiệt độ sôi hay nóng chảy sẽ cao hơn so với những chất có phân tử khối tương đương mà không có liên kết hydro. Đó là lý do giải thích vì sao H2O ở điều kiệ thường ở thể lỏng còn H2S lại ở thể khí mặc dù H2S = 34, còn H2O = 18.

Ảnh hưởng đến tính tan trong nước: ta nhận thấy nước là H – O – H vậy nước cũng có liên kết hydro. Hai hợp chất có liên kết hydro khi hòa vào nhau sẽ dễ tan vào nhau hơn vì các phân tử của chúng có thể xen kẽ vào nhau. Các bạn có thể nhìn hình minh họa.

Trên đây là những hiểu biết của mình về liên kết hydro. Mong giúp ích phần nào cho các bạn. Nếu có gì sai sót mong các bạn bổ sung để bài viết được hoàn thiện hơn.

Nước có ba thể là rắn, lỏng, khí với khối lượng riêng và nhiệt độ sôi khác nhau. Chúng có tính chất như vậy là bởi liên kết hidro. Vậy liên kết hidro là gì? Liên kết hidro trong nước có tác dụng gì? hãy cùng Famy tìm hiểu về kiến thức này.

1: Liên kết hidro là gì?

Liên kết hidro là lực hút tĩnh điện chủ yếu giữa phân tử hidro (H) liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử hoặc nhóm có độ âm điện cao hơn, ngoài ra còn liên kết với nhóm điện tích âm đặc biệt như oxi, N, F.

Liên kết hidro có một số tính năng của liên kết cộng hóa trị đó là có định hướng và mạnh. Tạo ra các khoảng cách tương tác giữa các phân tử ngắn và thường liên quan đến đối tượng tương tác khác. Các tính năng này phản ứng tốt hơn khi nguyên tố có độ âm điện cao hơn.

Hình ảnh liên kết hidro

2: Cấu tạo phân tử liên kết hidro trong nước

Dưới áp suất tiêu chuẩn nước có khối lượng riêng cao nhất ở 4 độ C là 1g/m3. Nước sẽ tiếp tục co giãn khi nhiệt độ giảm dưới 4 độ C. Có nghĩa là khi trên 4 độ C thì nước sẽ như các chất khác nóng nở lạnh co. Tuy nhiên khi nhiệt độ dưới 4 độ C thì ngược lại lạnh nở nóng co. Bởi vì do hình thành các thể đặc biệt với các góc liên kết hidro 104 độ 45’. Khi làm lạnh các phân tử rời ra tạo thành các liên kết lục giác vì vậy tỉ trọng nước đá nhẹ hơn tỉ trọng nước lạnh.

Hình ảnh mô phỏng phân tử nước đá

3: Phân loại liên kết hidro

Các loại liên kết hidro thường gặp sau:

• Liên kết hidro nước giữa 2 phân tử nước
• Tăng cường Polymer
• Giữa hai sợi DNA để tạo thành các chuỗi kép.
• Hình thành cấu trúc chuỗi cấp trong các protein.
• Giữa kháng thể và kháng nguyên
• Giữa các sợi vải dẫn đến sự hình thành nếp nhăn
• Giữa một chất nền và một enzyme
• Liên kết của các đoạn phiến mã DNA

Cấu tạo hóa học của phân tử ADN

4: Các tính chất của liên kết hidro trong nước

4.1: Làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi

Khi chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng, từ lỏng sang hơi, với những hợp chất có liên kết hidro thì cần năng lượng để bẻ gãy liên kết này. Do vậy, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các chất có liên kết hidro sẽ cao hơn so với các chất không có liên kết này.

4.2: Độ tan tăng

Tạo ra nhiều liên kết hidro của các phân tử chất tan với dung môi thì độ tan càng lớn.

Trong OH, ancol tạo nhiều liên kết hidro trong nước. Ancol nhỏ hơn OH rất nhiều lực liên kết mạnh hòa tan tốt.

4.3: Ảnh hưởng đến độ điện ly

Nhiều liên kết hidro giữa phân tử hiđro ít linh động nên khó điện li bởi vậy đường và ancol là những chất không điện li

5: Liên kết của hidro trong nước

Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua hidro trong nước nhờ vậy có lực hút phân tử lớn. Liên kết phân tử H trong nước không phải là một liên kết bền vững. Liên kết của các phân tử nước thông qua liên kết hidro chỉ tồn tại trong 1 phần nhỏ của giây, sau đó các phân tử nước tách ra khỏi liên kết này và liên kết với các phân tử nước khác.

5.1: Tính chất của liên kết hidro trong nước

Bởi vì nguyên tử hidro có đường kính nhỏ và đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các liên kết hidro trong nước. Chỉ có hidro mới có thể đến gần với oxi, các chất tương tự nước như hidro sunfua (H2S) không thể tạo ra các liên kết vì chúng có số hiện điện tích quá nhỏ giữa các liên kết.

Việc tạo ra các liên kết hidro tạo nên các tính chất của nước .

5.2: Công dụng của liên kết hidro trong nước

• Ổn định duy trì chất lỏng trong một phạm vi diện rộng.
• Phải mất thêm năng lượng thì mới có thể bẻ gãy liên kết hidro. Do vậy nước sẽ có thời gian bốc hơi lâu hơn.
• Hidro liên kết làm cho băng nhẹ hơn nước khiến cho băng nổi lên trên.
• Nước bay hơi sẽ giúp cho hệ sinh thái trên trái đất
• Bảo vệ và chống lại sự thay đổi cực đoan gồm các cơ quan nước và môi trường ẩm ướt để bảo vệ nhiệt độ trên toàn cầu.
• Liên kết H trong nước là một ứng dụng vô cùng quan trọng, mặc dù nó chỉ chiếm 5% sức mạnh. Những nó là một liên kết cộng hóa trị nên nó đủ mạnh trong phân tử nước.

Tác giả

Phạm Thị Nguyệt Hà

Tôi là Nguyệt Hà, ở đâu có tin HOT ở đó có Content. Nước gia đình bạn có vấn đề? Đừng lo vì đã có tôi-chuyên gia trong các vấn đề về nước giúp xử lý. Content Famy giúp bạn giải đáp mọi điều.