Hóa học nâng cao THPT - CHƯƠNG VII LIÊN kết HIDRO và ỨNG DỤNG

CHUYÊN ĐỀ LIÊN KẾT HIDRO VÀ ỨNG DỤNG
KIẾN THỨC CẦN NẮM
I. ĐẠI CƯƠNG:
Liên kết hidro là một loại liên kết yếu được hình thành bởi lực hút tĩnh điện giữa hidro (đã liên
kết trong một phân tử) với một nguyên tử có độ âm điện lớn, có kích thước bé như N, O, F ở một
phân tử khác hoặc cùng một phân tử.
Liên kết hidro được biểu diễn bằng dấu ba chấm (…). Liên kết hidro có thể hình thành giữa các
phân tử hoặc cùng nội bộ một phân tử. Năng lượng của liên kết hidro bé (20-25 kJ/mol) nhưng ảnh
hưởng rất lớn tới độ tan cũng như nhiệt độ sôi, tính acid của các hợp chất hữu cơ.
Mô hình chung của liên kết hidro:
X δ- ← Hδ+ ∙ ∙ ∙ Yδ(1)
(2)
(1): Liên kết cộng hóa trị phân cực
(2): Liên kết hidro
Điều kiện: X là những nguyên tố có độ âm điện lớn ( N, F, O), Y còn cặp electron chưa chia
(chưa tham gia liên kết).
Liên kết X-H càng phân cực thì liên kết hidro càng bền vững.
Có 2 loại liên kết hidro:
1.Liên kết hidro nội phân tử: Là liên kết hidro được hình thành giữa hai nhóm nguyên tử trong
cùng một phân tử, dẫn tới vòng khép kín (phức càng cua, phức chelat).
Ví dụ:

2. Liên kết hidro liên phân tử( ngoại phân tử): Là liên kết hidro được hình thành giữa các
phân tử riêng rẽ (giống nhau hoặc khác nhau).
Ví dụ:

(1): Liên kết hidro nội phân tử.
(2), (3), (4): Liên kết hidro liên phân tử.

II. ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT HIDRO LÊN NHIỆT ĐỘ SÔI VÀ ĐỘ TAN

+ Liên kết hidro làm tăng mạnh nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy so với chất có phân tử
khối tương đương mà không có liên kết hidro hoặc có liên kết hidro nội phân tử.
Ví dụ:
CH3-CH2-OH có nhiệt độ sôi cao hơn CH3-O-CH3 do etanol tạo được liên kết hidro
ngoại phân tử.

+ Sự hình thành liên kết hidro giữa chất tan và dung môi làm tăng mạnh độ tan trong dung
môi đó. Nhóm chức có khả năng tạo liên kết hidro với dung môi thì độ tan càng lớn và ngược
lại gốc hidrocacbon càng lớn độ tan càng nhỏ.
Đối với dung môi là nước, chất nào tạo được liên kết hidro càng mạnh với nước thường
tan tốt trong nước.
Ví dụ:
Độ tan của C2H5OH ở 250C là vô hạn thì của C4H7OH chỉ là 7,4g/100 ml nước.
Độ tan của C4H7OH thấp hơn nguyên nhân là do ảnh hưởng bởi gốc hidrocacbon, butanol có
gốc hidrocacbon dài hơn của etanol (gốc hidrocacbon kỵ nước)
Một số chất tan vô hạn trong nước ở 250C: Metanol, etanol, benzylamin, HCHO, axit
axetic,.v..v
III. ỨNG DỤNG LIÊN KẾT HIDRO TRONG SO SÁNH NHIỆT ĐỘ SÔI:
Nhiệt độ sôi của một chất là nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi của chất lỏng bằng áp suất khí
quyển trên bề mặt chất lỏng.
Nhiệt độ sôi phụ thuộc vào một số yếu tố như sau:
- Khối lượng phân tử: Khối lượng phân tử càng lớn càng khó bay hơi, nhiệt độ sôi càng cao.
Ví dụ: Butan có nhiệt độ sôi cao hơn etan.
- Liên kết hidro giữa các phân tử: Liên kết hidro càng bền, càng nhiều thì nhiệt độ sôi càng
cao.
Ví dụ:
C2H5OH (M=46g/mol) có nhiệt độ sôi thấp hơn nước, nguyên nhân không phải khối
lượng phân tử mà là do số liên kết hidro tạo ra giữa các phân tử etanol và giữa các phân tử
nước.

Trong khi 1 phân tử etanol có thể tạo được tối đa 2 liên kết hidro với các phân tử etanol
khác thì nước có thể tạo tới 4 liên kết hidro (tương ứng với 4 phân tử nước).
Do đó, năng lượng cần để hóa hơi nước sẽ cao hơn khi hóa hơi etanol.
Thực tế etanol nguyên chất rất dễ bay hơi, dễ bắt lửa.

- Diện tích bề mặt: Phân tử có cấu tạo càng phân nhánh thì diện tích bề mặt càng giảm dẫn
đến nhiệt độ sôi càng giảm.


Ví dụ:
Vì sao neopentan (CH3)4C lại có nhiệt độ sôi thấp hơn pentan CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 ?
Ở dạng lỏng, các chất không còn sắp xếp theo một trật tự nhất định, chúng chuyển động hỗn
loạn. Khi nhiệt độ cung cấp gần với nhiệt độ sôi thì các phân tử neopentan và pentan xích lại
gần nhau hơn, tuy nhiên diện tích tiếp xúc của chúng lại khác nhau do hình dạng phân tử.
Phân tử neopentan có hình dạng gọn hơn, tròn hơn các phân tử pentan, nhờ vậy mà lực
Van-đe-Van giữa chúng nhỏ hơn. Dẫn tới nhiệt độ sôi thấp hơn.

Ngoài ra, nhiệt độ sôi còn bị chi phối bởi cấu hình cis-trans, độ phân cực của phân tử hoặc lực London.
Các yếu tố này không đề cập ở THPT.

IV. MỘT SỐ ĐIỂM CẦN LƯU Ý KHI SO SÁNH NHIỆT ĐỘ SÔI:
- Những hợp chất không có liên kết hidro như: Hidrocacbon, dẫn xuất halogen, xeton,…thì
nhiệt độ sôi thường tăng theo khối lượng phân tử.
- Hợp chất hữu cơ có liên kết ion như muối amoni, muối của amin với acid,…tan tốt hơn nhiều
so với hợp chất không có liên kết ion, cũng như có nhiệt độ nóng chảy cao hơn.
- Trong cùng một dãy chất thì chất nào có cấu tạo càng phân nhánh thì có nhiệt độ sôi càng
thấp.
- Tất cả đều có liên kết hidro như: ancol, acid, phenol,…thì nhiệt độ sôi tăng theo độ bền liên
kết hidro (tỉ lệ với khối lượng phân tử):
Độ bền liên kết hidro tăng theo dãy: R-OH < C6H5-OH < R-COOH.

- Những hợp chất có liên kết hidro nội phân tử có nhiệt độ sôi thấp hơn chất có liên kết hidro
ngoại phân tử.
- Đồng phân cis có nhiệt độ sôi cao hơn đồng phân trans.
Các bước so sánh nhiệt độ sôi:
Bước 1: Phân loại là chất liên kết ion hay cộng hóa trị. Liên kết ion có nhiệt độ sôi cao hơn.
Đối với các chất liên kết cộng hóa trị thực hiện các bước sau:
Bước 2: Phân loại các chất có liên kết Hidro
Phân loại các chất có liên kết hidro và không có liên kết hidro thành hai nhóm.
Bước 3: So sánh giữa các chất trong cùng 1 nhóm.
- Trong cùng nhóm có liên kết hidro sẽ phân thành các nhóm nhỏ chức khác nhau, dựa theo
quy tắc các lực liên kết Hidro giữa các chất để xác định nhóm nhỏ nào có nhiệt độ sôi thấp,
cao hơn.
- Chỉ so sánh các chất cùng số C hoặc có khối lượng phân tử tương đương. Với các nhóm
chức, nhiệt độ sôi thường theo thứ tự:
-COOH > -OH (ancol) > -COO- (este) > -CHO > -O- (ete)
- Trong cùng nhóm chức không có lực liên kết hidro thì dựa vào khối lượng phân tử, hình
dạng phân tử (phân nhánh hay không phân nhánh) để so sánh nhiệt độ sôi.


Bước 4: Kết luận
Dựa vào các kết quả thu được ở 1 và 2 để tổng kết và đưa ra đáp án.
BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1: Chất nào sau đây có nhiệt sôi cao nhất ?
A. etan.
B. butan.
C. pentan.
D. hexan.
Câu 2: Cho các chất sau: CH3-CHO (1); CH3-CH2-OH (2); HCOOCH3 (3), CH3COOH (4).
Thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi từ trái sang phải là
A. (1) < (2) < (3) < 4).

B. (1) < (3) < (4) < (2).
C. (1) < (3) < (2) < (4).
D. (3) < (2) < (1) < (4).
Câu 3: Cho các đồng phân sau của benzendiol:

Đồng phân nào có nhiệt độ sôi cao nhất
A. (1).
B. (2).
C. (3).
D. Cả 3 đều như nhau.
Câu 4: Cho các chất sau: C2H5OH (1), C3H7OH (2), CH3CH(OH)CH3 (3), C2H5Cl (4), CH3COOH
(5), CH3-O-CH3 (6). Các chất được sắp xếp theo chiều nhiệt độ sôi tăng dần là:
A. (4), (6), (1), (2), (3), (5).
B. (6), (4), (1), (3), (2), (5).
C. (6), (4), (1), (2), (3), (5).
D. (6), (4), (1), (3), (2), (5).
Câu 5: X, Y, Z, T là các chất khác nhau trong số 4 chất sau đây: C6H5-OH, C6H5-Cl, C6H5-COOH,
CH3-NH2. Nhiệt độ sôi của 4 chất được ghi nhận trong bảng sau:
Chất
X
Y
Z
T
Nhiệt độ sôi(t0C)
132
182
249
-6,5
Phát biểu nào sau đây đúng ?
A. Chất Y là C6H5-Cl, thu được khi cho benzen tác dụng với Cl2/Fe.

B. Chất T tan tốt trong nước nóng, có tính axit yếu.
C. Chất X là C6H5-COOH, có tên là axit benzoic.
D. Chất Z tan tốt trong dung dịch kiềm, tác dụng được với chất T.
Câu 6: Chất nào sau đây tan tốt trong nước nhất ?
A. CH3-CH2-OH.
B. CH3-CH2-CH2-OH. C. CH3-O-CH3.
D. HCOOCH3.
Câu 7: Amin nào sau đây không tạo được liên kết hidro với nhau ?
A. CH3-NH2.
B. CH3-NH-CH3.
C. C6H5-CH2-NH2
D. (CH3)3N.
Câu 8: Cho dãy chất sau đây: HO-(CH2)4-OH (1); HO-(CH2)3-CHO (2); C3H7CHO (3),
CH3-CH2-CH2-COOH (4). Thứ tự tăng dần độ tan trong nước là:
A. (1) < (2) < (3) < (4).
B. (2) < (1) < (3) < (4).
C. (3) < (2) < (1) < (4).
D. (2) < (3) < (1) < (4).
Câu 9: Các đồng phân xilen (CH3-C6H4-CH3) có nhiệt độ sôi rất gần nhau, do đó người ta không thể
chưng cất để phân biệt 3 đồng phân này được. Trên thực tế, để phân biệt 3 đồng phân này, người ta


sẽ oxi hóa các xilen trong dung dịch KMnO4/H2SO4 loãng. Khi đó dễ dàng nhận biết được 3 đồng
phân xilen.
Vậy trong cách làm trên, người ta dựa vào đâu để phân biệt ?
A. Nhiệt độ sôi các đồng phân xilen.
B. Dựa vào phân tử khối của các axit sau khi oxi hóa bằng KMnO4/H2SO4.
C. Dựa vào nhiệt nóng chảy khác nhau của các axit tạo ra khi oxi hóa các xilen bằng
KMnO4/H2SO4.
D. Dựa vào tính chất hóa học của các xilen.

Câu 10: Cho các chất sau: CH3-Cl, HF, CH3-CO-CH3, HCOOH, C6H5-OH, CH4, CH3-CHO,
(CH3)3N. Có bao nhiêu chất tạo được liên kết hidro với nước ?
A. 4.
B. 5.
C. 6.
D. 7.

Câu
Đáp án

1
D

2
C

ĐÁP ÁN BÀI TẬP VẬN DỤNG
3
4
5
6
7
C
B
D
A
D

8
C

9
C

10
C

HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT
Câu 1:
Các hidrocacbon này đều không có liên kết hidro, đều là mạch thẳng nên nhiệt độ sôi tăng theo khối
lượng phân tử. Hexan (C6H14) có phân tử khối lớn nhất, do đó có nhiệt độ sôi cao nhất.
=> Đáp án D
Câu 2:
Các chất này gồm hai nhóm:
Nhóm I: Không có liên kết hidro gồm CH3-CHO và HCOOCH3.
Nhóm II: Có liên kết hidro gồm CH3-CH2-OH và CH3COOH.
Ở nhóm I, nhiệt độ sôi sẽ tăng dần theo khối lượng phân tử => (3) > (1)
Ở nhóm II, do liên kết H của axit bền hơn ancol nên nhiệt độ sôi cao hơn => (4) > (2)
Thứ tự đúng là: (1) < (3) < (2) < (4).
=> Đáp án C
Câu 3:
Cả 3 đều có cùng công thức phân tử, đều tạo được liên kết hidro. Tuy nhiên, vị trí các nhóm –OH
trên nhân benzen khác nhau, do đó nhiệt độ sôi sẽ khác nhau.
Liên kết hidro trong 3 phân tử như sau:

Liên kết hidro nội phân tử ở đồng phân ortho.


Liên kết hidro liên phân tử giữa các đồng phân meta.

Liên kết hidro liên phân tử
giữa các đồng phân para

Ta thấy, đồng phân ortho có liên kết hidro nội phân tử, liên kết không làm tăng lực hút giữa
các phân tử nên nhiệt độ sôi thấp nhất.
Đồng phân meta và para có nhiệt độ sôi cao hơn, tuy nhiên đồng phân para có nhiệt độ sôi
cao nhất do cấu trúc mạch liên kết dài, đồng đều, bền vững.
Còn đồng phân meta có mạch không đồng đều, kém bền, nên nhiệt độ sôi thấp hơn. Vậy đồng phân
số (3) có nhiệt độ sôi cao nhất.
=> Đáp án C
Câu 4:
Phân thành 2 nhóm:
- Nhóm I : C2H5Cl (4) và CH3-O-CH3 (6). Hai chất này không tạo được liên kết hidro.
- Nhóm II: C2H5OH (1), C3H7OH (2), CH3CH(OH)CH3 (3) và CH3COOH (5).
Các chất trong nhóm này có liên kết hidro nên nhiệt độ sôi cao hơn nhóm I.
Ở nhóm I, hai chất đều không có liên kết hidro nên nhiệt độ sôi tăng theo khối lượng phân tử
=> (6) < (4).
Ở nhóm II lại gồm hai loại chức: -OH ancol (chất (1), (2), (3)) và chức axit (chất số (5)).
Trong nhóm ancol, chất số (1) có nhiệt độ sôi thấp nhất do khối lượng phân tử thấp hơn.
Chất số (2) và chất số (3) cùng khối lượng phân tử nhưng chất số (3) nhiệt độ sôi thấp hơn (do có
mạch cacbon phân nhánh) => (1) < (3) < (2).
Và dĩ nhiên, chức axit có nhiệt độ sôi cao hơn nên chất số (5) có nhiệt độ sôi cao nhất trong nhóm
II.
Vậy từ các phân tích trên, ta có thứ tự như sau: (6) < (4) < (1) < (3) < (2) < (5).
=> Đáp án B
Câu 5:
Trong 4 chất, thì có 3 chất là C6H5-OH, C6H5-Cl, C6H5-COOH chứa nhân benzen.
Có 1 chất là amin ở thể khí (CH3-NH2) có phân tử khối nhỏ nhất, do đó chất này có nhiệt độ sôi thấp
nhất => T là CH3-NH2.
Trong nhóm 3 chất C6H5-OH, C6H5-Cl, C6H5-COOH thì C6H5-Cl không có liên kết hidro nên

nhiệt độ sôi thấp nhất trong nhóm => X là C6H5-Cl.
Hai chất còn lại là C6H5-COOH và C6H5-OH đều có liên kết hidro, nhưng liên kết hidro ở
C6H5-COOH bền hơn và nó có phân tử khối cao hơn nên sôi cao nhất => Z là C6H5-COOH.
Còn lại Y là C6H5-OH
A. Sai. Chất Y là C6H5-OH.
B. Sai. T là CH3-NH2 tan trong nước cho môi trường bazo (hóa xanh quỳ tím).


C. Sai. Chất X là C6H5-Cl có tên là phenyl clorua.
D. Đúng. C6H5-COOH là axit benzoic, tan tốt trong kiềm và phản ứng với CH3-NH2 (chất T).
C6H5-COOH + NaOH 
→ C6H5-COONa + H2O
C6H5-COOH + CH3-NH2 
→ [C6H5-COO]-[CH3-NH3]+
=> Đáp án D
Câu 6:
Chất tan trong nước khi tạo được liên kết hidro với nước
Ở đây cả 4 chất đều tạo được liên kết hidro với nước, tuy nhiên hai ancol tạo được liên kết hidro
bền vững hơn nên tan tốt hơn.
Với 2 chất ancol thì độ dài mạch cacbon sẽ làm giảm độ tan (tính kỵ nước). Do đó C2H5OH tan
trong nước tốt nhất.
=> Đáp án A
Câu 7:
Muốn tạo được liên kết hidro thì bắt buộc trong phân tử phải có H liên kết với các nguyên tố có độ
âm điện lớn như O, N hay F.
Ở đây, trimetyl amin không có H thỏa mãn điều kiện trên, do đó chúng không thể tạo được
liên kết hidro với nhau. Đó cũng là lý do mà (CH3)3N là chất khí.
Chú ý: C6H5-CH2-NH2 (benzyl amin) tan vô hạn trong nước !!
=> Đáp án D
Câu 8:

Ta thấy các chất này đều có 4 nguyên tử cacbon trong phân tử. Nhưng mỗi chất lại mang nhóm
chức khác nhau. Và bản chất các chức này sẽ quy định độ tan trong nước của mỗi chất.
Nhóm chức nào tạo liên kết hidro tốt với nước sẽ tan tốt trong nước hơn.
Vậy: Chất số (3) sẽ tan kém nhất do nhóm –CHO tạo liên kết H với nước kém.
Chất số (2) tan tốt hơn chất (3) do có thêm nhóm –OH ancol.
Chất số (1) có 2 nhóm –OH ancol nên tan tốt hơn chất (2) và (3)
Với chất số (4) có nhóm –COOH, tạo liên kết hidro rất tốt với nước nên tan tốt nhất.
Thứ tự đúng sẽ là: (3) < (2) < (1) < (4).
=> Đáp án C
Câu 9:
Các đồng phân xilen gồm:

Ba đồng phân này có nhiệt độ sôi rất gần nhau, do đó không thể nhận biết được bằng chưng cất.
Để dễ dàng nhận biết, người ta oxi hóa các xilen bằng KMnO4/H2SO4 loãng.
Khi đó, các điaxit sinh ra có nhiệt độ nóng chảy rất khác nhau, dễ dàng phân biệt được các
xilen.
Các đồng phân điaxit sinh ra có bản chất liên kết hidro khác nhau nên có nhiệt độ nóng chảy khác
nhau (Xem thêm câu 3)


Theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi của các đồng phân điaxit là: (1) < (2) < (3).
Nguyên nhân là do bản chất liên kết hidro.
=> Đáp án C
Câu 10:
Chất tạo được liên kết hidro với nước thì trong phân tử phải chứa các nguyên tố có độ âm điện lớn
như O, N, F.
Vậy các chất tạo được liên kết hidro với nước gồm: HF, CH3-CO-CH3, HCOOH, C6H5-OH,
CH3-CHO, (CH3)3N.
Chú ý: HF có nhiệt độ sôi cao nhất trong các HX (X: halogen) do HF tạo được liên kết hidro.
=> Đáp án C