Сторінки 179–183

Розв’язання

1. Підготуйте чисте скло (пластинку) та піпетки для крапель води та гліцеролу.

2. Нанесіть на скло дві краплі однакового розміру: одну з води, іншу — з гліцеролу.

3. Спостерігайте за процесом стікання крапель і виміряйте час, за який кожна крапля повністю стече до кінця скла.

4. Порівняйте отримані результати: вода має стікати швидко, а гліцерол — дуже повільно.

5. Поясніть різницю: повільне стікання гліцеролу зумовлено його високою в'язкістю та великою кількістю водневих зв'язків між молекулами ($C_3{H}_8{O}_3$), які утримують рідину разом.

Розв’язання

1. Записуємо хімічне рівняння повного згоряння гліцеролу ($C_3{H}_8{O}_3$) в атмосферному кисні ($O_2$): $2C_3{H}_8{O}_3+7O_2\to 6C{O}_2+8H_{2}O$.

2. Пояснюємо, що через велику кількість водневих зв'язків гліцерол не випаровується легко, тому рідина має спочатку підігріти, щоб вона випарувалася і могла займатися полум'ям.

3. Зазначаємо, що при нагріванні вище 300 °C гліцерол може самовільно спалахувати, що використовується для виготовлення прозорих свічок.

Розв’язання

1. Підготуйте свіжоосаджений купрум(2+) гідроксид, змішавши розчин лугу (NaOH або KOH) з купрум(2+) сульфатом ($CuS{O}_4$).

2. Додавайте краплями гліцерол до синього осаду до його повного розчинення; осад зникає, і суміш стає прозорою темно-синьою.

3. Поясніть, що атоми Купруму заміщують атоми Гідрогену в гідроксильних групах гліцеролу, утворюючи комплексну сполуку.

Розв’язання

1. Пригадайте, що таке гідроксильна група і як вона позначається в назвах спиртів (суфікс -ол).

2. Визначте основну відмінність між одно- та багатоатомними спиртами за кількістю груп –OH у молекулі.

Розв’язання

1. Пригадайте, що назва «спирт» вказує на наявність гідроксильної групи (–OH).

2. Означення «багатоатомний» означає наявність кількох таких груп в одній молекулі.

3. Отже, ознакою є кількість гідроксильних груп у молекулі.

Розв’язання

1. Гліцерол є гігроскопічним речовиною, тобто поглинає вологу з повітря.

2. Додавання гліцеролу до води знижує температуру її замерзання (піднімає точку кристалізації суміші).

3. Це дозволяє використовувати суміш як охолоджуючу рідину в умовах морозу, коли чиста вода вже б замерзла.

Розв’язання

1. Визначаємо приклад: гліцерол використовується як засіб для зволоження очей (офтальмологія) та у складі препаратів для лікування серцево-судинних захворювань (тринітрогліцерол).

2. Пояснюємо вибір: для очей він потрібен саме через гігроскопічність, яка забезпечує довготривале зволоження рогівки та запобігає пересиханню. Для лікування серця використовується тринітрогліцерол (основа нітратів), який розширює судини; гліцерол тут є проміжним продуктом синтезу.

3. Формуємо картку для препарату «Офтальмологічний гель» або «Краплі для очей».

Розв’язання

1. Визначаємо продукти: гліцерол міститься у газованих напоях (для підтримки газу), кондитерських виробах (торти, печиво) та мармеладі.

2. Описуємо функцію: у випічці він запобігає швидкому втробі воложності борошняної маси, тому хліб довше залишається м'яким. У газованих напоях він допомагає утримувати розчинені гази та надає солодкого присмаку.

3. Формулюємо думку: використання безпечне, оскільки гліцерол нетоксичний і природно зустрічається в організмі, але варто контролювати кількість через калорійність.

Розв’язання

1. Визначаємо спільне: обидві речовини містять групи $-OH$, тому вони полярні, добре розчиняються у воді (утворюють зв'язки з молекулами води) і мають вищу температуру кипіння, ніж відповідні алкани.

2. Визначаємо відмінне: гліцерол має три групи $-OH$, етанол — одну. Це означає, що між молекулами гліцеролу утворюється значно більша кількість водневих зв'язків (до 9 на молекулу проти меншої кількості для етанолу).

3. Висновки: Більша кількість зв'язків призводить до надзвичайної в'язкості гліцеролу (сироп), вищої температури кипіння ($290^{\circ }C$ проти $78^{\circ }C$ у етанолу) та повної сумісності з водою, тоді як етанол — це летка рідина.

Розв’язання

1. Запишемо структурну формулу гліцеролу (${\text{CH}}_2(\text{OH})-\text{CH}(\text{OH})-{\text{CH}}_2(\text{OH})$) або скорочено ${\text{C}}_3{\text{H}}_5(\text{OH}{)}_3$.

2. Перевіримо зв'язки між атомами вуглецю: у ланцюзі з трьох атомів карбону ($\text{C}-\text{C}-\text{C}$) всі зв'язки є одинарними, подвійних чи тричі зв'язків немає.

3. Оскільки в молекулі відсутні ненасичені зв'язки (подвійні або тричі), гліцерол належить до класу насичених сполук.

Розв’язання

1. Складемо рівняння горіння етанолу: ${\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}+3{\text{O}}_2\to 2{\text{CO}}_2+3{\text{H}}_2\text{O}$. Молярна маса етанолу $M({\text{C}}_2{\text{H}}_6\text{O})=46\text{г/моль}$.

2. Складемо рівняння горіння гліцеролу: $2{\text{C}}_3{\text{H}}_8{\text{O}}_3+7{\text{O}}_2\to 6{\text{CO}}_2+8{\text{H}}_2\text{O}$, що скорочено дає ${\text{C}}_3{\text{H}}_8{\text{O}}_3+3,5{\text{O}}_2\to 3{\text{CO}}_2+4{\text{H}}_2\text{O}$. Молярна маса гліцеролу $M({\text{C}}_3{\text{H}}_8{\text{O}}_3)=92\text{г/моль}$.

3. Обчислимо кількість молів речовини в 1 г: для етанолу $n_1=\frac{1}{46}\approx 0,0217\text{моль}$; для гліцеролу $n_2=\frac{1}{92}\approx 0,0109\text{моль}$.

4. Знайдемо кількість молекул кисню, що витрачається: для етанолу $N_{{\text{O}}_2}(\text{етанол})=3\cdot n_1\approx 0,0651\text{моль}$; для гліцеролу $N_{{\text{O}}_2}(\text{гліцерол})=3,5\cdot n_2\approx 0,0382\text{моль}$.

Розв’язання

1. Гліцерол, який міститься в кремі, починає поглинати водяну пару з повітря та вологу, що знаходиться на поверхні шкіри.

2. Молекули гліцеролу утворюють щільну мережу водневих зв'язків між собою, створюючи тонку плівку навколо шкіри.

3. Ця плівка разом із поглинатою вологою надає поверхні відчуття липкості.

Розв’язання

1. При вологості понад 65 % повітря гліцерол поглинає вологу з атмосфери і передає її шкірі, зволожуючи її.

2. Якщо вологість нижча за 65 %, у повітрі недостатньо вологи для насичення гліцеролу.

3. Тоді гігроскопічний гліцерол починає відбирати воду з поверхні шкіри, щоб підтримати рівновагу, що призводить до її пересихання.

Розв’язання

1. Висока в'язкість гліцеролу дозволяє йому утворювати на слизовій оболонці горла щільну, однорідну плівку.

2. Гігроскопічність забезпечує поглинання вологи з повітря та підтримання вологого шару на поверхні.

3. Цей комбінований ефект створює відчуття «обволікання» та тривалого зволоження, що пом'якшує кашель.

Розв’язання

1. Гліцерол містить три гідроксильні групи (–OH), які активно взаємодіють з молекулами води, утримуючи їх в рідкому стані всередині продукту.

2. Це запобігає випаровуванню води під час зберігання, тому випічка довше залишається м'якою і не черствіє швидко.

3. Водневі зв'язки між молекулами гліцеролу та води роблять текстуру більш щільною та пружною, що покращує смакові якості.

Розв’язання

1. Під час миття вода змивається разом із природними жирами, що може призвести до пересихання шкіри.

2. Гліцерол, який залишається на шкірі після використання такого мила, починає поглинати вологу з навколишнього повітря.

3. Ця поглинена вода передається шкірним клітинам, тому шкіра не пересихає і залишається м'якою та еластичною.

Розв’язання

1. Знайдемо масу гліцеролу: $m(\text{гліцерол})=5\text{мл}\cdot 1,26\text{г/мл}=6,3\text{г}$.

2. Знайдемо масу води: $m(\text{води})=45\text{мл}\cdot 1\text{г/мл}=45\text{г}$ (оскільки три столові ложки — це $3\cdot 15\text{мл}=45\text{мл}$).

3. Знайдемо масу розчину: $m(\text{розчину})=6,3\text{г}+45\text{г}=51,3\text{г}$.

4. Обчислимо масову частку: $\omega =\frac{6,3}{51,3}\cdot 100\%\approx 12,3\%$.