Номер 6, страница 169 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

6. Почему температура кипения этаналя ($21 ^\circ\text{C}$), значительно ниже температуры кипения этанола ($78 ^\circ\text{C}$)?

Температура кипения вещества напрямую зависит от силы межмолекулярных взаимодействий. Чем сильнее притяжение между молекулами в жидком состоянии, тем больше энергии требуется для их преодоления и перехода в газообразное состояние, и, следовательно, тем выше температура кипения.

Рассмотрим строение молекул этанола и этаналя.

1. Этанол имеет химическую формулу $C_2H_5OH$ или $CH_3CH_2OH$. В его молекуле присутствует гидроксильная группа (-OH). Атом водорода в этой группе связан с сильно электроотрицательным атомом кислорода. Это приводит к сильной поляризации связи O-H и появлению на атоме водорода частичного положительного заряда ($δ+$), а на атоме кислорода — частичного отрицательного заряда ($δ-$). Благодаря этому между молекулами этанола образуются прочные межмолекулярные водородные связи: положительно поляризованный атом водорода одной молекулы притягивается к неподеленной электронной паре атома кислорода другой молекулы.

2. Этаналь (уксусный альдегид) имеет формулу $CH_3CHO$. В его молекуле есть карбонильная группа (C=O). Эта группа полярна, так как кислород более электроотрицателен, чем углерод. Поэтому между молекулами этаналя существуют диполь-дипольные взаимодействия. Однако в молекуле этаналя нет атомов водорода, непосредственно связанных с атомом кислорода. Все атомы водорода соединены с атомами углерода, и эти связи (C-H) являются слабополярными. По этой причине молекулы этаналя не способны образовывать между собой водородные связи.

Водородные связи значительно сильнее обычных диполь-дипольных взаимодействий. Поскольку для разрыва прочных водородных связей между молекулами этанола требуется гораздо больше энергии, чем для преодоления более слабых диполь-дипольных сил между молекулами этаналя, температура кипения этанола ($78 ^\circ C$) существенно выше температуры кипения этаналя ($21 ^\circ C$), несмотря на их близкие молярные массы (46,07 г/моль у этанола и 44,05 г/моль у этаналя).

Ответ: Температура кипения этанола значительно выше температуры кипения этаналя, потому что молекулы этанола, в отличие от молекул этаналя, способны образовывать между собой прочные межмолекулярные водородные связи за счет наличия гидроксильной группы ($-OH$). Эти связи требуют значительно больше энергии для разрыва, чем диполь-дипольные взаимодействия, существующие между молекулами этаналя.