CHƯƠNG 4: TRẠNG THÁI TẬP HỢP CÁC CHẤT

Một chất có thể tồn tại ở trạng thái khí, lỏng hay rắn, ở một điều kiện nào đó, là...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 4: TRẠNG THÁI TẬP HỢP CÁC CHẤTGV. Lê Thị Xuân Hương Bộ môn Hóa – ĐH VĂNLANG CHƯƠNG 4: TRẠNG THÁI TẬP HỢP CÁC CHẤT4.1. Mở đầuMột chất có thể tồn tại ở trạng thái khí, lỏng hay rắn, ở một điều kiện nào đó, là tùy ở t ươngquan giữa hai yếu tố:a/ Chuyển động của các tiểu phân làm cho chúng phân bố hỗn độn và có khuynh h ướng chi ếmtoàn bộ thể tích không gian của bình đựng. Yếu tố này được đánh giá bằng động năng chuyểnđộng của hạt.b/ Lực tương tác giữa các tiểu phân liên kết các tiểu phân thành những tập hợp chặt chẽ có cấutrúc xác định. Yếu tố này được đánh giá bằng thế năng tương tác giữa các tiểu phân.* Ở trạng thái tinh thể: Các tiểu phân được sắp xếp thành những cấu trúc xác định vì thế năngtương tác giữa các tiểu phân lớn hơn động năng chuyển động nhiệt của chúng nên mỗi tiểu phânhầu như không còn khả năng chuyển động tịnh tiến mà chỉ dao động quanh vị trí cân bằng.* Ở trạng thái khí: Các phân tử khí chuyển động gần như tự do, chiếm toàn bộ thể tích bìnhđựng, chúng va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình đựng vì:* Ở trạng thái lỏng: Chất lỏng có thể tích xác định nhưng không có hình dạng xác định vì sự khácbiệt giữa động năng chuyển động nhiệt của phân tử và thế năng tương tác giữa chúng không l ớn,do đó phân tử chất lỏng vẫn có các chuyển động quay, dao động và tịnh tiến, nh ưng không th ể 0thoát khỏi vùng tác dụng của lưc Van der Waals ( cỡ 10 A )4.2. Tương tác giữa các phân tử (Lực Van der Waals)Lý thuyết về liên kết ion và liên kết cộng hóa trị giải thích được cấu tạo phân tử của nhiều chất ởthể rắn, lỏng và khí nhưng không thể giải thích được sự tồn tại của một số không ít các chất, vídụ như các khí hiếm chẳng hạn. Nguyên tử khí hiếm có vỏ electron bền nên không thể tạo nên cáckiểu liên kết hóa học đã xét trên đây. Nhưng ở nhiệt độ rất thấp, gần như không độ tuyệt đối, khíhiếm có thể hóa lỏng và hóa rắn, các quá trình này phát ra năng lượng. Vậy những l ực nào đã hútcác nguyên tử khí hiếm lại với nhau? Tương tự như vậy, những lực nào đã hút những phân tửtrung hòa như H2, O2, N2, CH4 lại với nhau làm cho chúng tồn tại ở các trạng thái lỏng và rắn? Mặcdù, trong những phân tử này electron hóa trị đã được sử dụng hết để tạo thành liên kết nên nguyêntử không có khả năng tạo thêm liên kết nữa.a/ Định nghĩaLực Van der Van là những lực hút giữa các nguyên tử và phân tử trung hòa (đ ược gọi là l ực phântử)b/ Nguyên nhân sinh ra lực Van de Van+ Tương tác tĩnh điện : Nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu giữa các phân tử khác nhau →Làm cho chúng liên kết với nhau .⇒+ Tương tác định hướngNăm 1912 Kizôm (V.Keesom) cho rằng nguyên nhân gây ra lực Van de Van là momen l ưỡng cựcvĩnh cửu của các phân tử. Khi những phân tử có cực đến gần nhau, vì tương tác tĩnh điện giữa cáclưỡng cực nên những phân tử đó xoay hướng để những đầu khác dấu của các lưỡng cực sẽ ở gầnnhau và dẫn tới lực hút giữa các lưỡng cực đó. Tương tác đó gọi là tương tác định hướng. Trang: 1GV. Lê Thị Xuân Hương Bộ môn Hóa – ĐH VĂNLANGTương tác này càng lớn khi momen lưỡng cực của phân tử càng l ớn. Ví dụ nh ư t ương tác đ ịnhhướng trong trường hợp H2O và HCl lớn hơn so với trường hợp CO vì rằng momen lưỡng cực củaH2O và của HCl lớn hơn của CO nhiều.Công thức : Năng lượng của tương tác định hướng được tính theo hệ thức : 2µ 4 Uđh = - 6 3r kT µ là momen lưỡng cực của phân tửTrong đó : r là khoảng cách từ tâm của lưỡng cực này đến tâm của lưỡng cực khác k là hằng số T là nhiệt độ tuyệt đối.Năng lượng của tương tác định hướng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ vì chuyển động nhiệt của phân tửcản trở sự định hướng của lưỡng cực.⇒+ Tương tác cảm ứngLưỡng cực cảm ứng sinh ra khi phân tử có cực cực hóa những phân tử ở chung quanh nó. Tươngtác hút phụ này gọi là tương tác cảm ứng. Lúc đó nếu phân tử không phân cực thì nó sẽ nên phâncực, nghĩa là momen lưỡng cực sẽ xuất hiện.Công thức : Năm 1920 Đơbai đưa ra hệ thức tính năng lượng của tương tác cảm ứng : 2αµ 2 Ucư = - 6 r α là độ bị cực hóa của phân tử. Trong đó⇒+ Tương tác khếch tán (tương tác London)Tuy nhiên cả hai loại tương tác trên đây đều không giải thích được sự tồn tại các trạng thái rắn vàlỏng của những chất như khí hiếm, hiđro, oxi, nitơ. Bởi vậy cần đưa thêm một loại tương tác thứba nữa gọi là tương tác khếch tán. Loại tương tác này có tên gọi như vậy là vì được phát hiện khinghiên cứu sự khếch tá ...