ГДЗ по химии, 11 класс, Габриелян, номер p36.2

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить природу водородной связи. Это электростатическое притяжение между атомом водорода, ковалентно связанным с высокоэлектроотрицательным атомом (F, O, N), и неподеленной электронной парой другого электроотрицательного атома. В отличие от внутримолекулярных связей, межмолекулярная водородная связь слабее, но значительно сильнее обычных сил Ван-дер-Ваальса. Именно эта дополнительная энергия сцепления молекул определяет аномальные физические свойства веществ.

Вычисление и анализ свойств:

Рассмотрим ключевые специфические свойства низкомолекулярных соединений (таких как H₂O, HF, NH₃, спирты, карбоновые кислоты), обусловленных наличием межмолекулярной водородной связи:

• Аномально высокие температуры кипения и плавления. Для испарения жидкости или плавления твердого тела требуется разорвать не только слабые дисперсионные силы, но и прочные водородные связи. Например, вода (H₂O) кипит при 100^°C, тогда как аналогичное по составу соединение серы (H₂S), где водородная связь отсутствует, кипит при -60^°C. Разница составляет около 160 градусов.
• Высокая теплота парообразования и плавления. Поскольку нужно затратить дополнительную энергию на разрыв водородных связей, эти величины для таких веществ существенно выше, чем можно было бы ожидать исходя из их молекулярной массы.
• Хорошая растворимость в воде. Вещества, способные образовывать водородные связи с водой (спирты, сахара, аминокислоты), легко растворяются в ней благодаря образованию новых связей «растворитель–растворенное вещество».
• Особая структура льда. В твердом состоянии молекулы воды образуют тетраэдрическую структуру за счет водородных связей, что приводит к увеличению объема при замерзании и снижению плотности льда по сравнению с жидкой водой.

Проверка:

Сравним ряд гидридов элементов VI группы: H₂O, H₂S, H₂Se, H₂Te. Если бы действовали только силы Ван-дер-Ваальса, температура кипения росла бы с увеличением молекулярной массы. Однако график показывает резкий скачок вверх для H₂O (100^°C) по сравнению с H₂S (-60^°C). Этот аномальный пик объясняется именно наличием межмолекулярной водородной связи в воде. Аналогичная картина наблюдается для HF и NH₃. Следовательно, перечисленные свойства действительно являются специфическими следствиями наличия данного типа взаимодействия.