Номер 678, страница 118 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

678. Как вы думаете, изменилась ли бы полярность молекулы воды, если бы она имела не угловое, а линейное строение? К какому изменению свойств воды как растворителя это могло бы привести?

Как вы думаете, изменилась ли бы полярность молекулы воды, если бы она имела не угловое, а линейное строение?

Да, полярность молекулы воды ($H_2O$) кардинально изменилась бы. В своем реальном состоянии молекула воды имеет угловое (изогнутое) строение с валентным углом около 104,5°. Атом кислорода значительно более электроотрицателен, чем атомы водорода, из-за чего на нем концентрируется частичный отрицательный заряд ($\delta-$), а на атомах водорода — частичные положительные заряды ($\delta+$). Каждая связь $O-H$ является полярной. В угловой геометрии дипольные моменты этих двух связей складываются векторно, образуя общий ненулевой дипольный момент молекулы. Это делает молекулу воды полярной.

В гипотетическом случае линейного строения ($H-O-H$) валентный угол составлял бы 180°. Дипольные моменты двух связей $O-H$ были бы равны по величине, но направлены в строго противоположные стороны. При сложении такие векторы взаимно компенсируются, и суммарный дипольный момент молекулы становится равным нулю. Следовательно, молекула воды стала бы неполярной.

Ответ: Да, полярность молекулы воды изменилась бы. При линейном строении она стала бы неполярной, так как дипольные моменты полярных связей $O-H$ взаимно компенсировали бы друг друга.

К какому изменению свойств воды как растворителя это могло бы привести?

Изменение полярности молекулы воды с полярной на неполярную привело бы к фундаментальным изменениям ее свойств как растворителя. Это связано с принципом «подобное растворяется в подобном».

• Утрата способности растворять полярные и ионные вещества. Полярная вода является универсальным растворителем для солей, кислот, щелочей, сахаров, спиртов и многих других веществ, имеющих полярную или ионную природу. Неполярная вода не смогла бы гидратировать ионы и взаимодействовать с полярными молекулами, поэтому все эти вещества перестали бы в ней растворяться.
• Приобретение способности растворять неполярные вещества. Вместо этого, неполярная вода стала бы хорошим растворителем для жиров, масел, восков, углеводородов (например, бензола, гексана) и других неполярных соединений, которые в обычной воде нерастворимы.

Такая трансформация свойств воды сделала бы невозможной жизнь в известной нам форме, так как все биохимические процессы в клетках (транспорт веществ, ферментативные реакции) протекают в водной среде и зависят от ее способности растворять полярные и ионные соединения.

Ответ: Вода перестала бы быть растворителем для полярных и ионных соединений (солей, сахаров), но стала бы растворять неполярные вещества (жиры, масла). Это привело бы к полному изменению всех химических и биологических процессов на планете.