Lesson 04 — Lực liên phân tử (Intermolecular Forces)
Bộ công cụ: biểu đồ nhiệt độ sôi bất thường của hydride, mô phỏng liên kết hydrogen trong nước, và bộ dự đoán lực liên phân tử cho phân tử bất kỳ.
1. Nhiệt độ sôi bất thường — bằng chứng của H-bond
Biểu đồ T_sôi của hydride các nhóm: nếu chỉ có London + dipole-dipole, T_sôi phải tăng đều theo M (khối lượng phân tử). Nhưng nhóm có H-bond (H₂O, NH₃, HF) bật cao bất thường.
2. Liên kết Hydrogen trong nước — mô phỏng
Mỗi phân tử H₂O có 2 H (donor) + 2 lone pair O (acceptor) → tạo được 4 liên kết hydrogen với 4 phân tử lân cận. Đường nét đứt = liên kết hydrogen.
Quan sát: Phân tử trung tâm (đỏ đậm) tạo 4 H-bond. Trong nước đá, cấu trúc này lặp lại đều đặn, để lại nhiều không gian rỗng → mật độ < nước lỏng → đá nổi.
3. Force Predictor — chọn phân tử, dự đoán lực inter
4. Bảng so sánh tổng hợp
| Loại lực | Năng lượng (kJ/mol) | Phân tử minh họa | T_sôi | Ghi chú |
|---|---|---|---|---|
| London (rất nhỏ) | ~ 0.05-2 | He | −269°C | Khí trơ rất khó hóa lỏng |
| London (nhỏ) | ~ 1-10 | CH₄ | −162°C | Phân tử nhỏ, không cực |
| London (lớn) | ~ 20-40 | I₂ | 184°C | Phân tử rất lớn, nhiều e |
| Dipole-dipole | ~ 5-25 | HCl | −85°C | Phân tử cực, không H-bond |
| H-bond (trung bình) | ~ 10-20 | NH₃ | −33°C | H + N |
| H-bond (mạnh) | ~ 20-40 | H₂O, HF | 100°C, 19.5°C | H + O hoặc F, 2-4 H-bond/phân tử |
🌍 Đời sống thực tế — Vì sao nước hoa bay mùi nhanh, vũng nước lại lâu khô?
Xịt nước hoa, mùi lan ngay rồi nhạt dần; còn vũng nước trên sàn thì cả buổi mới khô. Lý do: chất lỏng bay hơi khi phân tử thoát khỏi bề mặt, mà lực liên phân tử CÀNG YẾU thì phân tử CÀNG dễ thoát → bay hơi nhanh. Chọn chất lỏng:
Toy minh hoạ: tốc độ bay hơi thật còn phụ thuộc nhiệt độ, độ ẩm, diện tích
bề mặt, gió. Ở đây minh hoạ yếu tố chính: lực liên phân tử (qua T_sôi) quyết định tốc độ bay hơi.