Sắp xếp các chất theo chiều tăng dần (hay giảm dần) của nhiệt độ , nhiệt độ nóng chảy là một chủ đề thường xuyên xuất hiện trong các câu hỏi về hợp chất hữu cơ, đặc biệt là phần các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm chức. Thực ra dạng bài này không hề khó. Các bạn chỉ cần nắm vững nguyên tắc để so sánh là hoàn toàn có thể làm tốt. Trong bài này mình sẽ post phương án giải quyết vấn đề trên để các bạn tham khảo. Có gì sai sót mong được góp ý. Tiêu chí so sánh nhiệt độ sôi và nóng chảy(nc) của các chất chủ yếu dựa vào 3 yếu tố sau: 1. Phân tử khối: thông thường, nếu như không xét đến những yếu tố khác, chất phân tử khối càng lớn thì nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy càng cao. Ví dụ: metan CH4 và pentan C5H12 thì pentan có nhiệt độ sôi cao hơn. 2. Liên kết Hydro: nếu hai chất có phân tử khối xấp xỉ nhau thì chất nào có liên kết hydro sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn. Về liên kết hydro là gì và tại sao có liên kết hydro thì các bạn click vào đây (http://hsnsl.net/@2/link.php?url=http%3A%2F%2Frocky1208.wordpress.com% 2F2010%2F09%2F07%2Flien-k%25E1%25BA%25BFt-hydro%2F) để đọc thêm. 3. Cấu tạo phân tử: nếu mạch càng phân nhánh thì nhiệt độ sôi càng thấp. Ví dụ: ta xét hai đồng phân của pentan (C5H12) là n-pentan: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 và neo- pentan C(CH3)4. Phân tử neo-pentan có mạch nhánh nên sẽ có nhiệt độ sôi thấp hơn đồng phân mạch thẳng là n-pentan. Nguyên nhân là trong thực tế chúng có cấu cấu trúc không gian chứ không phẳng lỳ như trên giấy đâu nhé. Càng phân nhánh càng làm gia tăng “cấu trúc hình cầu” như hình vẽ mà mình minh họa dưới đây. http://rocky1208.files.wordpress.com/2010/09/neo5.png?w=150&h=67 (http://hsnsl.net/@2/link.php?url=http%3A%2F%2Frocky1208.files.wordpres s.com %2F2010%2F09%2Fneo5.png) http://rocky1208.files.wordpress.com/2010/09/npentan5.png? w=150&h=67 (http://hsnsl.net/@2/link.php?url=http%3A%2F%2Frocky1208.files.wordpres s.com %2F2010%2F09%2Fnpentan5.png) Các bạn nghĩ xem các hình zig-zag xếp chồng lên nhau hay các quả bóng đặt lên nhau sẽ liên kết với nhau chặt chẽ hơn? Nói chung 2 cái đầu thường được đề cập đến hơn là cái thứ 3. Bổ xung bài viết 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<C4H8Cl<C4H9CHO<C4H9N02 - Dẫn xuất halogel của anken sôi và nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn dẫn xuất của ankan tương ứng. - Dẫn xuất của benzen : Đưa một nhóm thế đơn giản vào vòng benzen sẽ làm tăng nhiệt độ sôi. II/ Với hợp chất chứa nhóm chức a/ 2 chất cùng dãy đồng đẵng chất nào có khối lượng phân tử lớn hơn thì nhiệt độ sôi lớn hơn VD : - CH3OH và C2H5OH thì C2H5OH có nhiệt độ sôi cao hơn - CH3CHO và C2H5CHO thì C2H5CHO có nhiệt độ sôi cao hơn b/ Xét với các hợp chất có nhóm chức khác nhau Nhiệt độ sôi của rượu , Andehit , Acid , xeton , Este tương ứng theo thứ tự sau : - Acid > Rượu > Amin > 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 Bổ xung thêm: - Về đồng phân cấu tạo, các chất đồng phân có cùng loại nhóm chức thì thứ tự nhiệt độ sôi sẽ được sắp xếp như sau: Bậc 1 > bậc 2 > bậc 3 > trantrongtai1234 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 So sánh tính axit của 1 số hợp chất hữu cơ là so sánh độ linh động của nguyên tử H trong HCHC. Hợp chất nào có độ linh động của nguyên từ H càng cao thì tính axit càng mạnh. 1. Định nghĩa độ linh động của nguyên tử H (hidro): Là khả năng phân ly ra ion H (+) của hợp chất hữu cơ đó. 2. Thứ tự ưu tiên so sánh: - Để so sánh ta xét xem các hợp chất hữu cơ (HCHC) cùng nhóm chức chứa nguyên tử H linh động (VD: OH, COOH ) hay không. - Nếu các hợp chất hứu cơ có cùng nhóm chức thì ta phải xét xem gốc hydrocacbon của các HCHC đó là gốc đẩy điện tử hay hút điện tử. + Nếu các HCHC liên kết với các gốc đẩy điện tử (hyđrocacbon no) thì độ linh động của nguyên tử H hay tính axit của các hợp chất hữu cơ đó giảm. + Nếu các HCHC liên kết với các gốc hút điện tử (hyđrocacbon không no, hyđrocacbon thơm) thì độ linh động của nguyên tử H hay tính axit của các hợp chất hữu cơ đó tăng. 3. So sánh tính axit (hay độ linh động của nguyên tử H) của các hợp chất hữu cơ khác nhóm chức - Tính axit giảm dần theo thứ tự: Axit Vô Cơ > Axit hữu cơ > H2CO3 > Phenol > H2O > Rượu. 4. So sánh tính axit (hay độ linh động của nguyên tử H) của các hợp chất hữu cơ cùng nhóm chức. - Tính axit của HCHC giảm dần khi liên kết với các gốc hyđrocacbon (HC) sau: Gốc HC có liên kết 3 > gốc HC thơm > gốc HC chứa liên kết đôi > gốc HC no. - Nếu HCHC cùng liên kết với các gốc đẩy điện tử (gốc hyđrocacbon no) thì gốc axit giảm dần theo thứ tự: gốc càng dài càng phức tạp (càng nhiều nhánh) thì tính axit càng giảm. VD: CH3COOH > CH3CH2COOH > CH3CH(CH3)COOH. - Nếu các hợp chất hữu cơ cùng liên kết với các gốc đẩy điện tử nhưng trong gốc này lại chứa các nhóm hút điện tử (halogen) thì tính axit tăng giảm theo thứ tự sau: + Cùng 1 nguyên tử halogen, càng xa nhóm chức thì thì tính axit càng giảm. VD: CH3CH(Cl)COOH > ClCH2CH2COOH + Nếu cùng 1 vị trí của nguyên tử thì khi liên kết với các halogen sẽ giảm dần theo thứ tự: F > Cl > Br > I VD: FCH2COOH > ClCH2COOH > Với các hợp chất phức tạp hơn, chẳng hạn các phức chất kim loại, thuyết liên kết hóa trị không thể giải thích được và sự giải thích hoàn hảo hơn phải dựa trên các cơ sở của cơ học lượng tử. Các đặc trưng không gian và khoảng năng lượng tương tác bởi các lực hóa học nối với nhau thành một sự liên tục, vì thế các thuật ngữ cho các dạng liên kết hóa học khác nhau là rất tương đối và ranh giới giữa chúng là không rõ ràng. Tuy vậy, Mọi liên kết hóa học đều nằm trong những dạng liên kết hóa học sau 1. Liên kết ion: Liên kết ion, hay liên kết điện tích, là một liên kết hóa học có bản chất là lực hút tĩnh điện giữa hai ion mang điện tích trái dấu. Liên kết ion thường là liên kết giữa các nguyên tử nguyên tố phi kim với các nguyên tử nguyên tố kim loại. Các nguyên tử kim loại (có 1, 2, 3 electron lớp ngoài cùng) có độ âm điện nhỏ, dễ mất electron tạo ra ion dương (cation). Các nguyên tử phi kim (có 5, 6, 7 electron lớp ngoài cùng) có độ âm điện lớn, dễ nhận electron để tạo ra ion âm (anion). Liên kết ion được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa kim loại điển hình và phi kim điển hình. Tính chất của các hợp chất có liên kết ion Điểm nóng chảy cao do liên kết ion tương đối bền Dẫn điện ở trạng thái nóng chảy và trong dung dịch, ở trạng thái rắn thường không dẫn điện. Cứng và dễ vỡ Hình thành tinh thể, có dạng rắn Tinh thể ion thường không màu http://www.hoahocngaynay.com/images/stories/01092010/ionic_bond.gif Liên kết ion trong muối ăn NaCl, một dạng liên kết ion điển hình 2. Liên kết cộng hóa trị:Liên kết cộng hóa trị là liên kết được hình thành giữa các nguyên tử bằng một hay nhiều cặp điện tử (electron) chung. Như sự hình thành phân tử H2, nguyên tử H có cấu hình electron là 1s2. Mỗi nguyên tử H góp chung 1 electron tạo thành 1 cặp electron trong phân tử H2, như vậy, trong phân tử H2, mỗi nguyên tử có 2, giống bền vững của khí hiếm heli. Liên kết cộng hóa trị được chia làm hai loại: Liên kết hóa trị không phân cực và liên kết hóa trị phân cực. Liên kết hóa trị không phân cực Là liên kết giữa cộng hóa trị giữa nguyên tử của các nguyên tố có độ âm điện bằng nhau. Do đó, các cặp electron chung không bị nghiêng về bất cứ bên nào, liên kết không phân cực (Giống ví dụ nêu trên). Liên kết công hóa trị phân cực Là liên kết cộng hóa trị giữa nguyên tử của các nguyên tố có độ âm điện không bằng nhau. Do đó, các cặp electron chung bị nghiêng về nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, liên kết bị phân cực. Ví dụ: Liên kết cộng hóa trị giữa H và Cl: Mỗi nguyên tử góp chung 1 electron tạo nên 1 liên kết cộng hóa trị, độ âm điện của Cl là 3.16, lớn hơn của H là 2.2 nên cặp electron chung bị nghiêng về phía Cl, liên kết bị phân cực. Tính chất của liên kết cộng hóa trị Các chất mà phân tử chỉ có liên kết cộng hóa trị có thể là chất rắn như: đường, lưu huỳnh, sắt ; chất lỏng như: nước, rượu , hoặc chất khí như: cacbonic, clo, hiđrô, Các chất có cực như ancol ethylic, đường, tan nhiều trong dung môi có cực như nước. Phần lớn các chất không cực như iot và các chất hữu cơ không cực tan trong dung môi không cực như benzen, cacbon tetraclorua Nói chung, các chất chỉ có liên kết cộng hóa trị không cực không dẫn điện ở mọi trạng thái. 3. Liên kết cộng hóa trị phối hợp: Liên kết cộng hóa trị phối hợp (còn được biết đến như là liên kết cho nhận) là một dạng đặc biệt của liên kết cộng hóa trị, trong đó các điện tử chia sẻ chỉ đến từ một nguyên tử duy nhất. Khi liên kết được tạo thành, độ bền của nó không khác gì so với liên kết cộng hóa trị. Các liên kết cộng hóa trị phối hợp được tạo thành khi một bazơ Lewis (chất cung cấp điện tử) cung cấp một cặp điện tử cho axít Lewis (chất nhận điện tử) và hợp chất tạo thành sau đó được gọi là adduct. Tính chất của liên kết cộng hóa trị phối hợp Các liên kết phối hợp có thể tìm thấy trong nhiều chất khác nhau, chẳng hạn như trong các phân tử đơn giản như mônôxít cacbon CO, trong đó có một liên kết phối hợp và hai liên kết cộng hóa trị thông thường giữa nguyên tử cacbon và nguyên tử ôxy, hay trong ion amôni NH4^{+}, trong đó liên kết phối hợp được tạo thành giữa prôton (ion H^+) và nguyên tử nitơ. Các liên kết phối hợp cũng được tạo ra trong các hợp chất thiếu điện tử, chẳng hạn như trong clorua berili rắn (BeCl_2), trong đó mỗi nguyên tử berili được liên kết tới bốn nguyên tử clo, hai với liên kết cộng hóa trị thông thường và hai với liên kết phối hợp, điều này sẽ tạo cho nó một cặp tám (octet) ổn định của các điện tử. Các liên kết phối hợp cũng có thể tìm thấy trong các phức chất phối hợp có sự tham gia của các ion kim loại, đặc biệt nếu chúng là các ion kim loại chuyển tiếp. Trong các phức chất này, các chất trong dung dịch hoạt động như các bazơ Lewis và cung cấp các cặp điện tử tự do của chúng cho ion kim loại, trong lượt nó hoạt động như các axít Lewis và nhận các điện tử. Các liên kết phối hợp tạo ra các hợp chất gọi là phức chất phối hợp, trong khi chất cung cấp điện tử được gọi là các phối tử. Có rất nhiều hóa chất với các nguyên tử có các cặp điện tử cô độc, chẳng hạn ôxy, lưu huỳnh, nitơ và các halôgen hay các ion halua, mà trong dung dịch có thể cung cấp các cặp điện tử để trở thành các phối tử. Một phối tử thông thường là nước (H_2O), nó sẽ tạo thành các phức chất phối hợp với bất kỳ ion kim loại ngậm nước nào, chẳng hạn Cu^{2+}, để tạo ra [Cu(H_2O)_6]^{2+} trong dung dịch nước. Các phối tử đơn giản khác là amôniắc (NH_3), các ion florua (F^-), clorua (Cl^-) và xyanua (CN^-). 4. Liên kết kim loại: Liên kết kim loại là liên kết bên trong của các kim loại. Nó là sự chia sẻ các điện tử tự do giữa các nguyên tử kim loại trong lưới tinh thể. Theo quan điểm truyền thống, liên kết kim loại là không phân cực, trong đó hoặc là không có sự sai khác về độ âm điện (đối với kim loại nguyên tố) hoặc rất nhỏ (đối với hợp kim) giữa các nguyên tử tham gia vào tương tác liên kết, và các điện tử tham gia trong tương tác này là tự do trong cấu trúc mạng tinh thể của kim loại. Liên kết kim loại đặc trưng cho nhiều đặc trưng vật lý của kim loại, chẳng hạn như tính dễ dát mỏng, dễ kéo dài, tính dẫn điện và dẫn nhiệt cũng như ánh kim.Một số tính chất khác của kim loại như tính cứng, nhiệt độ nóng chảy nhiệt, nhiệt độ sôi phụ thuộc vào mật độ electron trong bán kính nguyên tử kim loại. Cơ học lượng tử cũng có thể được dùng để giải thích về liên kết kim loại. Các kim loại khi liên kết sẽ tạo thành một mạng lưới tinh thể mà cụ thể là mạng kim loại (được đặc trưng bằng các ion dương nằm tại nút mạng và liên kết giữa chúng là liên kết kim loại). Mạng kim loại thông thường đối với hầu hết các kim loại là: lập phương tâm diện, lập phương tâm khối và lục phương. Trong đó, mạng lục phương và lập phương tâm diện là khít nhất. 5. Liên kết hiđrô: Liên kết hiđrô là liên kết hóa học khi có lực hút tĩnh điện giữa: H mang điện dương: là nguyên tử hidro liên kết với nguyên tố có độ âm điện mạnh như N, Cl, O, F Nguyên tố có độ âm điện mạnh, mang điện âm Ảnh hưởng của liên kết hidro đến tính chất lí, hóa học của các chất Liên kết hidro liên phân tử làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi Liên kết hidro liên phân tử làm giảm độ điện ly của axit Gây biến đổi độ tan : nếu chất tan tạo được liên kết hidro với dung môi thì chất tan tan tốt trong dung môi đó. Ví dụ: rượu etilic tan vô hạn trong nước, amoniac tan rất tốt trong nước Mọi liên kết hóa học phát sinh ra từ tương tác giữa các điện tử của các nguyên tử khác nhau đưa đến quá trình hình thành liên kết chính là sự giảm mức năng lượng. Điều này cho thấy, các quá trình hình thành liên kết luôn có năng lượng đính kèm entanpi < 0 (hệ toả năng lượng). Trong liên kết điện tích, nguyên tố các điện tích liên kết với nhau qua lực hấp dẫn điện giữa hai điện tích. Vậy, các nguyên tố để cho hay nhận điện tử âm để trở thành điện tích dương hay âm sẻ dễ dàng liên kết với nhau. Liên kết điện tích ion được mô tả bởi vật lý cổ điển bằng lực hấp dẫn giữa các điện tích. Trong liên kết cộng hóa trị, Các dạng liên kết hóa học được phân biệt bởi khoảng không gian mà các điện tử tập trung hay phân tán giữa các nguyên tử của chất đó. Các điện tử nằm trong liên kết không gắn với các nguyên tử riêng biệt, mà chúng được phân bổ trong cấu trúc ngang qua phân tử, được mô tả bởi học thuyết phổ biến đương thời là các quỹ đạo phân tử. Không giống như liên kết ion thuần túy, các liên kết cộng hóa trị có thể có các thuộc tính không đẳng hướng. Trạng thái trung gian có thể tồn tại, trong các liên kết đó là hỗn hợp của các đặc trưng cho liên kết ion phân cực và các đặc trưng của liên kết cộng hóa trị với điện tử phân tán. Liên kết cộng hóa trị thì phải dựa chủ yếu vào các khái niệm của cơ học lượng tử về khoảng không gian mà các điện tử tập trung hay phân tán với một năng lượng nhiệt tương ứng. Các liên kết hóa học phải tuân theo định luật bảo tồn năng lượng. . 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. tính axit của các hợp chất hữu cơ đó tăng. 3. So sánh tính axit (hay độ linh động của nguyên tử H) của các hợp chất hữu cơ khác nhóm chức - Tính axit