Trả lời nhanh
Trong sáu khí hiếm He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn thì radon (Rn) có nhiệt độ sôi cao nhất, khoảng −61,7 °C. Nếu đề chỉ cho các khí He, Ne, Ar, Kr, Xe (không có Rn) thì đáp án là xenon (Xe), khoảng −108,1 °C. Lý do: đi từ He đến Rn, khối lượng và kích thước nguyên tử tăng nên lực tương tác van der Waals giữa các nguyên tử mạnh dần.
Bảng nhiệt độ sôi của các khí hiếm
Các khí hiếm thuộc nhóm VIIIA (nhóm 18). Số liệu dưới đây là giá trị gần đúng ở áp suất 1 atm.
| Khí hiếm | Kí hiệu | Số hiệu nguyên tử Z | Nhiệt độ sôi (°C) |
|---|---|---|---|
| Heli | He | 2 | −268,9 |
| Neon | Ne | 10 | −246,1 |
| Argon | Ar | 18 | −185,8 |
| Krypton | Kr | 36 | −153,4 |
| Xenon | Xe | 54 | −108,1 |
| Radon | Rn | 86 | −61,7 |
Nhìn bảng thấy ngay quy luật: Z càng lớn, nhiệt độ sôi càng cao. Vì vậy khí hiếm nằm cuối nhóm trong danh sách đề cho sẽ là đáp án.
Vì sao nhiệt độ sôi tăng từ He đến Rn?
- Khí hiếm tồn tại ở dạng phân tử đơn nguyên tử, không có liên kết hoá học giữa các nguyên tử.
- Giữa các nguyên tử chỉ có lực van der Waals (lực khuếch tán) rất yếu.
- Nguyên tử càng nhiều electron, đám mây electron càng lớn và dễ bị biến dạng, nên lực hút giữa các nguyên tử càng mạnh.
- Lực hút mạnh hơn thì cần nhiều năng lượng hơn để tách các nguyên tử ra khỏi pha lỏng, nghĩa là nhiệt độ sôi cao hơn.
Cách làm bài trắc nghiệm dạng này
- Đọc kỹ danh sách bốn đáp án, gạch chân khí nào có số hiệu nguyên tử (hay khối lượng nguyên tử) lớn nhất.
- Chọn khí đó, vì trong cùng nhóm khí hiếm, nhiệt độ sôi tăng theo chiều tăng Z.
- Kiểm tra lại bằng bảng ở trên nếu hai khí có giá trị gần nhau.
Ví dụ tự đặt: trong các khí He, Ne, Ar, Kr, khí có nhiệt độ sôi cao nhất là Kr (−153,4 °C), vì Kr có Z = 36 lớn nhất trong bốn khí.
Lỗi sai thường gặp
- Chọn He vì “nhẹ nhất nên sôi cao nhất”: ngược lại, He có nhiệt độ sôi thấp nhất trong mọi chất, khoảng −269 °C, gần với độ không tuyệt đối.
- Nhầm với tính phản ứng: khí hiếm hầu như trơ, còn nhiệt độ sôi chỉ phụ thuộc lực giữa các nguyên tử.
- Quên Rn: radon là khí hiếm phóng xạ, vẫn thuộc nhóm VIIIA và có nhiệt độ sôi cao nhất nhóm.
Mẹo nhớ: “Nặng thì sôi cao” – khí hiếm đi xuống nhóm càng nặng càng khó bay hơi, còn He nhẹ nhất nên sôi ở nhiệt độ thấp nhất.
Bài luyện tập
- Sắp xếp theo chiều nhiệt độ sôi tăng dần: Ar, Xe, Ne, Kr.
Đáp án: Ne < Ar < Kr < Xe. - Trong các khí Ne, Ar, Xe, khí nào dễ hoá lỏng nhất khi làm lạnh?
Đáp án: Xe, vì có nhiệt độ sôi cao nhất (−108,1 °C), chỉ cần làm lạnh đến nhiệt độ này là hoá lỏng. - Giải thích vì sao nhiệt độ sôi của Ar cao hơn Ne.
Đáp án: Ar có nhiều electron và kích thước lớn hơn nên lực van der Waals giữa các nguyên tử Ar mạnh hơn lực giữa các nguyên tử Ne.
Câu hỏi thường gặp
Khí hiếm nào có nhiệt độ sôi cao nhất?
Trong sáu khí hiếm tự nhiên He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn thì radon (Rn) có nhiệt độ sôi cao nhất, khoảng −61,7 °C.
Nếu đề không có radon thì chọn khí nào?
Khi chỉ có He, Ne, Ar, Kr, Xe thì chọn xenon (Xe), nhiệt độ sôi khoảng −108,1 °C, vì Xe có số hiệu nguyên tử lớn nhất trong các khí đó.
Khí hiếm nào có nhiệt độ sôi thấp nhất?
Heli (He), khoảng −268,9 °C. Đây cũng là chất có nhiệt độ sôi thấp nhất trong các chất đã biết.
Vì sao nhiệt độ sôi khí hiếm tăng dần trong nhóm?
Từ He đến Rn số electron và kích thước nguyên tử tăng, lực van der Waals giữa các nguyên tử mạnh hơn nên cần nhiệt độ cao hơn để chuyển từ lỏng sang khí.