Sự có mặt của liên kết hyđrô ảnh hởng đến nhiều tính chất vật lý và hoá học của các chất.
1- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi.
Trong một chất nếu có tạo liên kết hyđrô giữa các phân tử thì sẽ có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao hơn các chất có khối lợng phân tử tơng tự nhng không có liên kết hyđrô. Ví dụ: nớc, ancol, phenol, axít cacboxylíc... chẳng hạn nớc nhờ có liên kết hyđrô giữa các phân tử nên nóng chảy ở 00C và sôi ở 1000C. Nghiên cứu bằng tia Rơnghen ngời ta thấy nếu nớc không có liên kết hyđrô thì nóng chảy ở - 1000C và sôi ở -800C.
Nhờ có liên kết hyđro ngời ta đã giải thích đợc sự chênh lệch rất lớn về nhiệt độ sôi của nớc và ancol so với sunfua hyđro, thio ancol và các este tơng ứng.
Bảng2.2 Nhiệt độ sôi của một số chất
Hợp chất t0 S (0C) Hợp chất t0 S (0C) Hợp chất t0 S (0C) HOH CH3OH C6H5OH 100 66 182 HSH CH3SH C6H5SH -62 6 172 CH3OCH3 CH3SCH3 C6H5OCH3 -24 37 154 O O H
- Các axit cacboxylic có nhiệt độ sôi cao hơn hẳn các este tơng ứng vì nó có thể tồn tại ở dạng dime hay polyme nhờ liên kết hyđrô.
Ví dụ:
O H – O
H – C 1210 C – H O – H O
axít fomíc dạng dime
R R R C C C C C C
... O O – H ... O O – H ... O O – H axit cacboxylic dạng polyme
Đối với các chất có liên kết hyđro nội phân tử: nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của chúng không tuân theo quy luật nh trên.
Bảng 2.3 Nhiệt độ sôi của 1 số chất C6H4XY
X, Y Điểm sôi X, Y Điểm sôi
Octô Para Octô Para
F, F Cl, Cl Cl, Cl Br, Br I, I 96 178 221 286 89 174 216 285 OH, Br NH2, OCH3 OH, NH2 SH, OCH3 194 205 145 218 238 243 174 227
Nhiệt độ nóng chảy các đồng phân octô có liên kết hyđrô nội phân tử thấp hơn ở đồng phân para (không có liên kết hyđrô nội phân tử).
Ví dụ: t0
nc của đồng phân o – nitrophenol là 440C, đồng phân para 1140C.
2- Độ tan.
Các hợp chất có liên kết hyđrô ngoại phân tử dễ hoà tan trong các dung môi phân cực, khó tan trong dung môi không phân cực.
1,6A 1,1A
1,36A
Độ tan của các chất trong nớc còn phụ thuộc vào gốc hyđrô cacbon liên kết với nhóm chức. Gốc càng lớn độ tan trong nớc càng kém.
Các hợp chất có liên kết hyđro nội phân tử dễ tan trong dung môi không phân cực và khó tan trong nớc.
Ví dụ: Tỉ lệ độ tan ở 600C của hai đồng phân octo và para - nitrophenol
trong nớc và trong ancol là 0,2 và 0,855 còn trong benzen là 127,5.
3- Độ bền của các đồng phân.
Khi trong phân tử có tạo liên kết hyđro nội phân tử, nhất là khi có tạo ra hệ liên hợp vòng, các đồng phân đó bền hơn các đồng phân không tạo liên kết hyđro nội phân tử. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ví dụ: Khảo sát o - halogen phenol bằng quang phổ hồng ngoại, ngời ta thấy chúng tồn tại ở 2 dạng trans và cis trong đó dạng cis có liên kết hyđrô nội phân tử chiếm tỷ lệ cao hơn dạng trans.
O H
Tỉ lệ trans / cis là 1/56
Trans Cis
Đ4- Phức chuyển dịch điện tích.
II.4.1- Bản chất của phức chuyển dịch điện tích (phức CĐ)
- Phức chuyển dịch điện tích sinh ra do sự chuyển dịch một phần mật độ electron từ phân tử này sang phân tử khác hay từ nhóm nguyên tử này sang nhóm nguyên tử khác hay ion khác. Phân tử giàu mật độ electron gọi là phân tử cho, còn phân tử nghèo electron gọi là phân tử nhận.
Phân tử cho thờng có đôi electron tự do, có liên kết π. Ví dụ nh amin, piridin, etylen, naphtalen, alcol, ete, xeton...
Phân tử nhận thờng là những phân tử có một phần phân tử bị thiếu hụt electron do cấu trúc riêng của nó.
Ví dụ: I2, ICl, SO2, NO2, nitrobenzen, axit picric, quinon...
Ví dụ: Phức CĐ
O H Cl
Phức π CH3 NO2
[CR2 = CR2]+ NO2 NO2 Ag
Trong phức CĐ các mũi tên chỉ chiều chuyển dịch điện tích.
- Quá trình tạo phức CĐ là quá trình tơng tác giữa AO không liên kết (obitan n) hay MO σ hoặc MO π của phân tử cho với obitan trống (obitan v) của phân tử nhận tạo ra MO mới có năng lợng thấp hơn.
Tuỳ theo obitan tạo phức ngời ta chia phức CĐ thành các loại: nv, nπ, nσ,
σπ; πv; ππ;πσ ...
Phức CĐ với sự tham gia của electron n của phân tử cho gọi là phức n, với sự tham của electron π gọi là phức π.
Liên kết trong phức chuyển dịch điện tích là liên kết yếu. Khoảng cách giữa các hợp phần trong phức CĐ khoảng 3 - 3,5A0 lớn hơn nhiều so với liên kết cộng hoá trị.
II.4.2- Sự khác nhau giữa phức σ và phức CĐ (phức π).
Trong phản ứng thế electrophin vào nhân benzen.
+ NO+
2 → NO2+ +
Phức π Phức σ
Ngời ta đã phân lập đợc phức σ trong phản ứng giữa 1,3,5-trimetyl benzen với C2H5F có mặt của florua bo.
Phân lập ở -800C phức có t0 nc - 150C NO2 H CH3 C2H5 CH3 CH3 + H BF4-
Giữa phức σ và phức π có sự khác nhau: - Phức σ có độ dẫn điện, phức π không có.
- Phức σ hấp thụ ở vùng khả kiến và có hiệu ứng thẫm màu mạnh hơn. - Phức σ có khả năng tham gia vào phản ứng trao đổi đồng vị, phức π không có. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Độ bền tơng đối của phức σ phụ thuộc nhiều vào nhóm thế ở vòng benzen còn ở phức π ít phụ thuộc.
Đ5- Sơ lợc về một số loại liên kết không mang bản chất hoá học.