Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 3. Водневий зв’язок ................................ 23 Навчальне дослідження 2 «Тепловий ефект розчинення»
Завдання 20
Порівняння типів зв'язків
Скласти діаграму Венна, порівнюючи ковалентний та водневий зв'язки за такими ознаками: природа взаємодії (електронні пари), локалізація (між атомами чи між молекулами), енергія зв'язку, роль у властивостях речовин.
Розв’язання
Визначте спільні риси: обидва зв'язки утримують атоми або молекули разом завдяку електронним взаємодіям; ковалентний — міцний, водневий — слабший.
Опишіть відмінності: ковалентний зв'язок формується між атомами всередині молекули (спільна пара), водневий — між молекулами (або частинами однієї) через притягування зарядів.
Визначте наслідки: наявність водневих зв'язків підвищує температуру кипіння та розчинність, тоді як ковалентний визначає саму будову молекули.
Відповідь:
Діаграма Венна має такі заповнення: Спільне: електронна природа взаємодії, вплив на агрегатний стан. Ковалентний зв'язок (ліва частина): міцний, всередині молекули, спільна пара електронів, визначає форму молекули. Водневий зв'язок (права частина): слабший, між молекулами, додаткова взаємодія, підвищує температуру кипіння та розчинність.
Завдання 21
Вплив водневого зв'язку на властивості
Схарактеризувати вплив водневого зв'язку на: а) розчинність речовин у воді; б) теплоємність речовин; в) поверхневий натяг води.
Розв’язання
Розчинність: поясніть, що молекули спирту, цукру тощо утворюють водневі зв'язки з водою, тому добре розчиняються.
Теплоємність: опишіть, як додаткове зв'язування енергії на розривання водневих зв'язків підвищує теплоємність води.
Поверхневий натяг: поясніть, що сильне притягування молекул води через водневі зв'язки створює міцну плівку на поверхні.
Відповідь:
а) Розчинність: Водневий зв'язок зумовлює високу розчинність речовин (спирт, цукор), оскільки їх молекули утворюють водневі зв'язки з молекулами води. б) Теплоємність: Додаткове зв'язування молекул водневими зв'язками призводить до аномально високої теплоємності води, що дозволяє їй поглинати багато тепла без різкого підвищення температури. в) Поверхневий натяг: Наявність водневих зв'язків зумовлює сильний поверхневий натяг води, який дозволяє комахам ходити по поверхні рідини.
Завдання 22
Порівняння властивостей речовин
Порівняти фізичні властивості речовин з малюнка 3.1 (с. 25) та визначити факт, що свідчить про наявність водневого зв'язку між молекулами води.
Розв’язання
Проаналізуйте графік: вода (Mr=18) кипить при 100∘C, тоді як сірководень (Mr=34) — при −60,8∘C, а кисень (Mr=32) — при −183∘C.
Порівняйте: температура кипіння води значно перевищує температуру кипіння речовин з більшою молекулярною масою, у яких немає водневих зв'язків.
Висновок: саме наявність міцних водневих зв'язків між молекулами води вимагає додаткової енергії для їх розривання під час кипіння.
Відповідь:
Порівняння властивостей: Вода має найнижчу відносну молекулярну масу (18), але найвищу температуру кипіння (100∘C) серед наведених речовин. Сірководень (Mr=34) та кисень (Mr=32) мають вищу масу, але значно нижчі температури кипіння (−60,8∘C та −183∘C відповідно). Факт про водневий зв'язок: Аномально висока температура кипіння води порівняно з іншими речовинами з близькою або більшою молекулярною масою свідчить про наявність міцних міжмолекулярних водневих зв'язків.