Номер 2, страница 98 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. Приведите примеры веществ, при растворении которых в воде образуются водородные связи между молекулами воды и этого вещества.

Решение

Водородная связь — это тип межмолекулярного взаимодействия, которое возникает между молекулой, содержащей атом водорода, ковалентно связанный с сильно электроотрицательным атомом (таким как фтор F, кислород O или азот N), и другой молекулой, имеющей атом F, O или N с неподеленной парой электронов. Молекула воды ($H_2O$) является идеальным участником таких связей, так как она может выступать и как донор протона (предоставляя свои атомы H), и как акцептор (предоставляя неподеленные электронные пары своего атома O).

Следовательно, вещества, которые растворяются в воде с образованием водородных связей, должны содержать в своих молекулах функциональные группы с такими атомами.

Спирты. Например, этанол ($C_2H_5OH$). Его молекула содержит гидроксильную группу ($-OH$). Атом водорода этой группы, имеющий частичный положительный заряд ($H^{\delta+}$), образует водородную связь с атомом кислорода молекулы воды, а атом кислорода спирта, в свою очередь, может образовывать связь с атомами водорода воды.

Карбоновые кислоты. Например, уксусная кислота ($CH_3COOH$). В её карбоксильной группе ($-COOH$) есть и гидроксильная группа ($-OH$), и карбонильная ($>C=O$). Атом водорода из гидроксильной группы и оба атома кислорода могут участвовать в образовании разветвленной сети водородных связей с водой.

Аммиак и амины. Например, аммиак ($NH_3$) и метиламин ($CH_3NH_2$). Атом азота в этих молекулах имеет неподеленную электронную пару, а атомы водорода связаны с электроотрицательным азотом. Это позволяет им быть и акцепторами, и донорами водородных связей при взаимодействии с водой, что объясняет их высокую растворимость.

Углеводы. Например, глюкоза ($C_6H_{12}O_6$) или сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$). Их молекулы содержат большое количество гидроксильных групп ($-OH$), каждая из которых активно образует водородные связи с молекулами воды, что обусловливает их хорошую растворимость.

Фтороводород. Молекула $HF$ является классическим примером. Связь $H-F$ сильно поляризована, что приводит к образованию прочных водородных связей между атомом водорода $HF$ и атомом кислорода $H_2O$, а также между атомом фтора $HF$ и атомами водорода $H_2O$.

Ответ: Примерами веществ, которые при растворении в воде образуют водородные связи с её молекулами, являются: спирты (например, этанол $C_2H_5OH$), карбоновые кислоты (например, уксусная кислота $CH_3COOH$), аммиак ($NH_3$) и амины (например, метиламин $CH_3NH_2$), углеводы (например, глюкоза $C_6H_{12}O_6$), фтороводород ($HF$).