nhiệt độ nóng chảy của muối ăn (NaCl), nước (H2O) và butane (C4H10) xếp không th…
nhiệt độ nóng chảy của muối ăn (NaCl), nước (H2O) và butane (C4H10) xếp không theo trật tự như sau -138°C, 0°C và 801°C. Lập luận để xác định nhiệt độ nóng chảy của từng chất
Đề bài cho chúng ta ba giá trị nhiệt độ nóng chảy: -138°C, 0°C và 801°C. Nhiệm vụ của chúng ta là sắp xếp chúng cho đúng với ba chất: muối ăn (NaCl), nước (H2O) và butane (C4H10).
Chúng ta sẽ cùng nhau phân tích từng chất và dựa vào kiến thức Hóa học lớp 10 để xác định nhé.
Bước 1: Xác định tính chất liên kết của các chất.
Trong chương “Nguyên tử”, chúng ta đã học về các loại liên kết hóa học. Dựa vào công thức hóa học, chúng ta có thể dự đoán loại liên kết.
* Muối ăn (NaCl): Gồm kim loại (Na) và phi kim (Cl). Liên kết hóa học chủ yếu là liên kết ion. Các hợp chất ion thường có cấu trúc mạng tinh thể ion rắn chắc, các ion trái dấu hút nhau rất mạnh.
* Nước (H2O): Gồm phi kim (H) và phi kim (O). Liên kết trong phân tử là liên kết cộng hóa trị. Tuy nhiên, do độ âm điện của O lớn hơn H, phân tử nước có cực, tạo thành liên kết hydro giữa các phân tử nước với nhau. Liên kết hydro là một loại lực hút liên phân tử khá mạnh.
* Butane (C4H10): Gồm các nguyên tử phi kim (C và H). Liên kết trong phân tử là liên kết cộng hóa trị không cực hoặc kém phân cực. Lực liên kết giữa các phân tử butane chủ yếu là lực van der Waals (lực London). Lực này thường yếu hơn liên kết hydro và lực hút ion.
Bước 2: Liên hệ giữa lực liên kết và nhiệt độ nóng chảy.
Nhiệt độ nóng chảy là nhiệt độ mà tại đó chất chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Để chất nóng chảy, chúng ta cần cung cấp năng lượng để phá vỡ hoặc làm suy yếu các lực liên kết giữa các hạt (ion, phân tử) trong chất rắn.
* Lực hút ion (trong hợp chất ion như NaCl) rất mạnh. Do đó, cần một lượng năng lượng rất lớn để thắng được lực hút này, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy cao.
* Liên kết hydro (trong nước H2O) mạnh hơn lực van der Waals nhưng yếu hơn lực hút ion. Do đó, nhiệt độ nóng chảy của nước sẽ thấp hơn so với các hợp chất ion có khối lượng phân tử tương đương.
* Lực van der Waals (trong butane C4H10) là lực hút giữa các phân tử không phân cực hoặc kém phân cực. Lực này tương đối yếu. Do đó, chỉ cần một lượng năng lượng nhỏ để phá vỡ lực hút này, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy thấp.
Bước 3: Sắp xếp nhiệt độ nóng chảy dựa trên tính chất liên kết.
Dựa vào phân tích ở trên, chúng ta có thể xếp thứ tự lực liên kết từ mạnh đến yếu như sau:
Lực hút ion (trong NaCl) > Liên kết hydro (trong H2O) > Lực van der Waals (trong C4H10).
Do đó, nhiệt độ nóng chảy sẽ tăng dần theo chiều của lực liên kết:
Nhiệt độ nóng chảy của C4H10 < Nhiệt độ nóng chảy của H2O < Nhiệt độ nóng chảy của NaCl.
Bây giờ, chúng ta sẽ gán các giá trị nhiệt độ đã cho vào các chất tương ứng:
* Giá trị âm (-138°C): Đây là một nhiệt độ rất thấp, phù hợp với một chất có lực liên kết liên phân tử yếu nhất. Đó chính là butane (C4H10).
* Giá trị 0°C: Đây là nhiệt độ nóng chảy quen thuộc của nước đá. Phù hợp với nước (H2O) do có liên kết hydro.
* Giá trị dương rất lớn (801°C): Đây là một nhiệt độ rất cao, phù hợp với một chất có lực hút giữa các ion mạnh. Đó chính là muối ăn (NaCl).
Kết luận:
Vậy, chúng ta có thể xác định nhiệt độ nóng chảy của từng chất như sau:
* Butane (C4H10): -138°C
* Nước (H2O): 0°C
* Muối ăn (NaCl): 801°C
Các em thấy không, chỉ cần vận dụng kiến thức về liên kết hóa học và lực liên kết liên phân tử là chúng ta có thể giải quyết được bài toán này một cách dễ dàng.
Chúc các em học tốt!
Đáp án +iải thích các bước giải:
Em có thể hiểu như sau : Chất điện ly tốt \(\to\) dẫn điện tốt \(\to\) dẫn nhiệt tốt \( \to\) nhiệt độ nóng chảy cao
– \(C_4H_{10}\) k dẫn điện nên nhiệt độ nóng chảy là \(-138^oC\)
– \(H_2O\) là một chất điện ly yếu , hầu như không dẫn điện nên nhiệt độ nóng chảy là \(0^oC\)
– Dd \(NaCl\) là một chất điện ly mạnh , dẫn điện tốt nên nhiệt độ nóng chảy là \(801^oC\) ( \(NaCl \to Na^{+}+Cl^{-}\) )
\(NaCl\) là phân tử chỉ chứa liên kết ion, \(H_2O\) và \(C_4H_10\) là phân tử chỉ chứa liên kết cộng hóa trị nên \(NaCl\) có nhiệt độ nóng chảy cao nhất \(801°C\) (Liên kết ion bền hơn liên kết cộng hóa trị, mà liên kết càng bền thì nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy càng cao).
\(H_2O\) có nguyên tử \(O\) có độ âm điện lớn, còn \(2\) cặp electron chưa tham gia liên kết do đó có thể tạo liên kết hydrogen liên phân tử làm tăng nhiệt độ nóng chảy, \(C_4H_10\) không thể tạo liên kết hydrogen liên phân tử do \(C\) không còn cặp electron chưa tham gia liên kết. Vì vậy mà nhiệt độ nóng chảy của \(H_2O\) lớn hơn \(C_4H_10\).
\(H_2O: 0°C\)
\(C_4H_10: -138°C\)