Tìm kiếm khái niệm hóa học

Hãy nhập vào khái niệm bất kỳ để bắt đầu tìm kiếm

Liên kết hiđro | Khái niệm hoá học

Liên kết hidro là một loại liên kết yếu được hình thành khi nguyên tử hidro đã tham gia liên kết cộng hóa trị với nguyên tử của một nguyên tố âm điện mạnh lại tương tác với một nguyên tử âm điện khác có cặp electron chưa liên kết (chưa chia).


1. Bản chất liên kết hidro

Nguyên tử hidro chỉ có 1 electron, khi tham gia liên kết đôi electron dùng chung lệch hẳn về phía nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn khiến nó trở nên gần như một "proton trần". Vì thế nó có khả năng tiến lại rất gần vỏ electron của một nguyên tử âm điện khác do lực hút tĩnh điện giữa chúng. Khi đó một liên kết yếu được hình thành, người ta gọi đó là liên kết hidro. Những ion như Li+; Na+... không thể hình thành liên kết kiểu tương tự như thế được bởi vì vỏ electron của nguyên tử đã ngăn cản chúng lại quá gần vỏ electron của các nguyên tử khác. 

Liên kết hidro là một loại liên kết yếu được hình thành khi nguyên tử hidro đã tham gia liên kết cộng hóa trị với nguyên tử của một nguyên tố âm điện mạnh lại tương tác với một nguyên tử âm điện khác có cặp electron chưa liên kết (chưa chia).

Biểu diễn:

AX-H...YB

X,Y thường là F, O, N (ở Y có ít nhất 1 cặp electron chưa chia). A và B là phần còn lại của phân tử.

Liên kết hidro không phù hợp với hóa trị của hidro. Vì vậy, trong nhiều năm người ta cho rằng nó có bản chất tĩnh điện. Nhưng khi tính toán kĩ càng, người ta nhận thấy nó cũng có bản chất cơ lượng tử như các liên kết khác giữa các phân tử. Phân tích năng lượng cho thấy, liên kết hidro cũng có đặc trưng cộng hóa trị rõ ràng. Đó là liên kết 3 tâm (X, H, Y) được đảm bảo bởi hai cặp electron, một cặp electron ở liên kết X -H, một cặp electron chưa chia ở Y. Khoảng cách giữa hai nguyên tử X và Y trong liên kết hidro X -H...Y nhỏ hơn nhiều tổng bán kính Van de Van của chúng, điều đó cho thấy hai cặp electron đó không phải là riêng rẽ, không đẩy nhau mà đã có tương tác trao đổi, chúng không định vị mà hợp thành obitan chung cho cả 3 nguyên tử liên kết. Tuy nhiên, nguyên tử H vẫn liên kết bất đối xứng với X và Y, một bên liên kết mạnh, một bên liên kết yếu mặc dù sự khác nhau là không lớn lắm và thay đổi tùy từng trường hợp cụ thể.

2. Độ bền của liên kết hidro

Độ bền của liên kết hidro phụ thuộc nhiều yếu tố. Liên kết sẽ mạnh nhất khi 3 nguyên tử X, H, Y nằm thẳng hàng. Độ âm điện của X và Y càng lớn thì liên kết hidro càng mạnh vì thế liên kết hidro yếu dần theo chiều F>O>N>Cl, Br, S>P. Ngoài ra liên kết hidro còn chịu ảnh hưởng bởi phần còn lại của phân tử. 

3. Liên kết hidro liên phân tử và nội phân tử

Trong sự tạo thành liên kết hidro, AX-H...YB, hợp phần AX-H đưa nguyên tử hidro vào liên kết nên được gọi là hợp phần cho hoặc chất cho, hợp YB đưa cặp electron chưa chia sẽ để tiếp nhận nguyên tử H phân cực nên được gọi là hợp phần nhận hoặc chất nhận. Sự phân chia như vậy cho thấy có sự tương đồng với tương tác axit - base, và thực ra sự tạo thành liên kết hidro thường là khởi đầu cho phản ứng axit - base. Thí dụ, ở vế trái trong cân bằng sau CH3COOH là chất cho, NH3 là chất nhận còn ở vế phải thì NH4+ là chất cho, CH3COO- là chất nhận.

hinh-anh-lien-ket-hidro-215-0

Liên kết hidro mà hợp phần cho và hợp phần nhận ở hai phân tử khác nhau hoặc giống nhau được gọi là liên kết hidro liên phân tử.

Thí dụ

hinh-anh-lien-ket-hidro-215-1

Liên kết hidro mà hợp phần cho và hợp phần nhận đều ở cùng một phân tử gọi là liên kết hidro nội phân tử.

Thí dụ

hinh-anh-lien-ket-hidro-215-2

Để tạo được liên kết hdiro nội phân tử, hợp phần cho và hợp phần nhận phải ở hai vị trí sao cho H có thể tiếp cận với obitan chứa đôi electron chưa liên kết của Y, khi đó thường tạo ra vòng 5, 6 hoặc đôi khi 7 cạnh. Liên kết hidro nội phân tử thường kém bền hơn liên kết hidro liên phân tử. Vì vậy, nếu hai hợp phần cho và nhận trong một phân tử đã tạo thành liên kết hidro nội phân tử thì chúng không tham gia vào liên kết hidro liên phân tử nữa.

4. Ảnh hưởng của liên kết hidro đến tính chất vật lý

Nếu phân tử khối, momen lưỡng cực, hình dạng phân tử không khác nhau nhiều thì chất nào tạo được liên kết hidro liên phân tử, chất đó có tnc và ts cao hơn so với chất không tạo được liên kết hidro liên phân tử. 

Những chất tạo nên liên kết hdiro bền với nhau thì tan tốt vào nhau.

Liên kết hidro nội phân tử ảnh hưởng đến tnc, ts và độ tan không giống như liên kết hidro liên phân tử. Trong những chất đồng phân hoặc những chất có cấu tạo tương tụ nhau, chất nào tạo nên liên kết hdiro nội phân tử thì có tnc, ts thấp hơn, độ tan trong dung môi phân cực thấp hơn, độ tan trong dung môi không phân cực cao hơn với chất tạo liên kết hidro liên phân tử.

Thí dụ:

hinh-anh-lien-ket-hidro-215-3

Total rating:

Rating: / 5 star

Các khái niệm hoá học liên quan

Aminoaxit

Amino axit thuộc loại hợp chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử có mặt đồng thời hai nhóm chức: Nhóm amino (-NH2) và nhóm cacboxylic (-COOH). Đáng chú ý là các amino axit tham gia trong thành phần phân tử của các protein đều thuộc loại anpha-amino axit. Trong số trên hai mươi amino axit thiên nhiên có những chất là amino axit không thay thế được. Đó là những amino axit cần cho sự phát triển bình thường của cơ thể. Các amino axit này không thể tổng hợp được trong cơ thể động vật mà phải đưa từ ngoài vào qua thức ăn.

View more

Mol

Trong hóa học, khái niệm mol được dùng để đo lượng chất có chứa 6,022.10²³ số hạt đơn vị nguyên tử hoặc phân tử chất đó. Số 6,02214129×10²³ - được gọi là hằng số Avogadro.

View more

Khái niệm và đặc điểm hợp chất hữu cơ

Hợp chất hữu cơ là hợp chất chứa cacbon trừ một số hợp chất cacbon vô cơ như oxit cacbon, muối cacbonat, xianua và cacbua kim loại. Ngành hóa học chuyên nghiên cứu về hợp chất hữu cơ được gọi là ngành hóa học hữu cơ.

View more

Định luật Avogadro (chỉ áp dụng cho chất khí hay hơi)

"Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất thì các thể tích khí hay hơi bằng nhau sẽ chứa số phân tử khí hay hơi bằng nhau (hay số mol bằng nhau)"

View more

Phương pháp trao đổi ion

Quá trình tương tác của dung dịch với pha rắn có tính chất trao đổi lớn trong pha rắn với còn có trong dung dịch. Và quá trình được dùng để tách các kim loại Pb, Zn, Cu, Hg, Cr, Ni, Cd, Mn… hợp chất As, P, CN các chất lỏng phóng xạ khỏi nước thải. Quá trình trao đổi ion có thể sử dụng với cation và anion hữu cơ hoặc vô cơ.

View more
Xem tất cả khái niệm hoá học

Interesting facts about chemistry you may not know

Interesting facts about hydrogen - the lightest element in the periodic table.

Hydrogen is the first element in the periodic system table. Hydrogen is known to be the lightest of all, the most abundant in the Universe, the essential element for life

View more

Interesting facts about helium

Helium is the first rare gas element in the periodic system table. In the Universe, it ranks second in abundance after elemental hydrogen.

View more

Interesting facts about lithium

Lithium is the alkali metal element, located in the third cell in the periodic table system. Lithium is the lightest of all solid metals and can cut a knife.

View more

Interesting Facts About Beryllium

Beryllium is the lightest alkaline earth metal. Beryllium is found in precious stones such as emeralds and aquamarine. Beryllium and its compounds are both carcinogenic.

View more

Interesting Facts About Carbon

Carbon is the non-metallic element in the sixth cell in the periodic system table. Carbon is one of the most important elements in all life, it is also known as the back.

View more