Những liên kết có lực liên kết yếu như hiđro và van der Waals
Lớp 10Hóa học

Những liên kết có lực liên kết yếu như: liên kết hydrogen, van der Waals

Trả lời nhanh

Những liên kết có lực liên kết yếu như liên kết hydrogen và tương tác van der Waals. Đây là các lực hút giữa các phân tử (hoặc giữa các phần của một phân tử lớn), năng lượng chỉ cỡ vài đến vài chục kJ/mol, nhỏ hơn rất nhiều so với liên kết cộng hóa trị hay liên kết ion bên trong phân tử, nên dễ bị phá vỡ khi đun nóng hoặc đổi môi trường.

Hiểu đúng câu hỏi

Câu này thường xuất hiện dưới dạng điền khuyết: “Những liên kết có lực liên kết yếu như … ”. Vì không có phương án cố định, em cần nhớ nhóm đáp án đúng: liên kết hydrogen, lực van der Waals (tương tác phân tử), và trong sinh học còn nhắc thêm tương tác kị nước.

Mấu chốt: “yếu” là so với liên kết hóa học thật sự (cộng hóa trị, ion, kim loại) – loại liên kết quyết định công thức của một chất.

So sánh mức độ mạnh – yếu

Loại liên kết / tương tác Bản chất Năng lượng gần đúng Đánh giá
Liên kết cộng hóa trị (ví dụ O–H trong H2O) Dùng chung cặp electron Khoảng 400–500 kJ/mol Rất bền
Liên kết ion (ví dụ trong tinh thể NaCl) Lực hút tĩnh điện giữa ion trái dấu Vài trăm kJ/mol Bền
Liên kết hydrogen H (gắn với N, O, F) hút nguyên tử N, O, F của phân tử khác Cỡ 10–40 kJ/mol Yếu
Tương tác van der Waals Lực hút giữa các lưỡng cực tạm thời hoặc vĩnh cửu Cỡ dưới 10 kJ/mol Rất yếu

Các con số là mức độ lớn để so sánh, không cần học thuộc từng giá trị. Em chỉ cần nhớ thứ tự: cộng hóa trị >> liên kết hydrogen > van der Waals.

Vì sao các liên kết này yếu?

  • Liên kết hydrogen: chỉ là lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử H mang một phần điện tích dương (δ+) và nguyên tử có độ âm điện lớn, còn cặp electron chưa liên kết (δ−). Không có sự dùng chung electron nên yếu hơn liên kết cộng hóa trị nhiều lần.
  • Tương tác van der Waals: xuất hiện do sự lệch electron tạm thời trong phân tử, kể cả phân tử không phân cực như CH4, I2. Điện tích lệch rất nhỏ nên lực hút rất nhỏ.

Ý nghĩa thực tế

1. Nhiệt độ sôi của nước

H2O và H2S có cấu tạo tương tự, nhưng nước sôi ở 100 °C còn H2S sôi ở khoảng −60 °C. Nguyên nhân là giữa các phân tử nước có liên kết hydrogen. Khi đun sôi, ta chỉ phá các liên kết yếu giữa các phân tử, còn liên kết O–H trong từng phân tử vẫn nguyên vẹn.

2. Hai mạch của ADN

Hai mạch polinuclêôtit được giữ với nhau bằng liên kết hydrogen: A với T có 2 liên kết, G với X có 3 liên kết. Vì yếu nên hai mạch dễ tách ra khi nhân đôi, phiên mã; nhưng vì rất nhiều nên phân tử vẫn ổn định.

3. Cấu trúc protein

Liên kết hydrogen giữ cho chuỗi polipeptit cuộn thành xoắn α hoặc gấp nếp β (cấu trúc bậc 2). Đun nóng mạnh làm các liên kết yếu này đứt, protein biến tính – như lòng trắng trứng đông lại khi luộc.

Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp

  • Mẹo: “Liên kết nằm giữa các phân tử thì yếu, liên kết nằm trong phân tử thì bền”.
  • Lỗi 1: cho rằng đun sôi nước làm đứt liên kết O–H. Sai, chỉ đứt liên kết hydrogen giữa các phân tử.
  • Lỗi 2: nhầm liên kết hydrogen là liên kết giữa hai nguyên tử H. Thực ra đó là lực hút giữa H và N, O, F.
  • Lỗi 3: nghĩ “yếu” nghĩa là không quan trọng. Thật ra số lượng lớn liên kết yếu tạo nên độ bền và tính linh hoạt của ADN, protein.

Bài luyện tập

  1. Vì sao nhiệt độ sôi của H2O cao hơn nhiều so với H2S?
  2. Một đoạn ADN có 100 cặp nuclêôtit, trong đó 40 cặp A–T. Tính tổng số liên kết hydrogen giữa hai mạch.
  3. Khi đun sôi nước, liên kết nào bị phá vỡ: liên kết O–H hay liên kết hydrogen?

Đáp án:

  1. Giữa các phân tử H2O có liên kết hydrogen (O có độ âm điện lớn), còn giữa các phân tử H2S gần như chỉ có lực van der Waals yếu hơn, nên nước cần nhiều năng lượng hơn để chuyển sang hơi.
  2. Có 60 cặp G–X. Số liên kết hydrogen = 40 × 2 + 60 × 3 = 80 + 180 = 260.
  3. Liên kết hydrogen giữa các phân tử; liên kết O–H (cộng hóa trị) vẫn giữ nguyên.

Câu hỏi thường gặp

Những liên kết có lực liên kết yếu như là gì?

Đó là liên kết hydrogen và tương tác van der Waals. Năng lượng của chúng chỉ cỡ vài đến vài chục kJ/mol, thấp hơn nhiều so với liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion.

Liên kết hydrogen có phải là liên kết hóa học không?

Thường được xếp là tương tác yếu giữa các phân tử, không phải liên kết hóa học thực sự như liên kết cộng hóa trị, vì không có sự dùng chung hay cho nhận electron.

Liên kết yếu có vai trò gì trong cơ thể sống?

Chúng giữ hai mạch ADN, giữ cấu trúc không gian của protein và cho phép các cấu trúc này dễ tháo xoắn, thay đổi hình dạng khi cần thực hiện chức năng.

Vì sao đun nóng làm protein biến tính?

Nhiệt làm đứt các liên kết yếu như liên kết hydrogen giữ cấu trúc không gian, chuỗi polipeptit bị duỗi ra và mất chức năng ban đầu.

Bài học liên quan